KR101190725B1 - Apparatus for separating acid gas from mixed gas - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명의 산성가스 분리 회수 장치는, 제1흡수제와 연소배가스에 포함된 산성가스가 반응하여 포화 제1흡수제를 생성하는 제1흡수탑; 제2흡수제와 상기 제1흡수탑에서 배출되는 연소배가스에 포함된 산성가스가 반응하여 포화 제2흡수제를 생성하는 제2흡수탑; 및 상기 포화 제1흡수제를 재생 제1흡수제로 재생하여 상기 제1흡수탑으로 공급하는 탈거탑 상부와 상기 포화 제2흡수제를 재생 제2흡수제로 재생하여 상기 제2흡수탑으로 공급하는 탈거탑 하부로 구성된 탈거탑;을 포함하는 산성가스 분리 회수 장치로서, 상기 제1흡수제는 상기 제2흡수제보다 재생 에너지가 적게 소요되는 흡수제이고, 상기 제2흡수제는 상기 제1흡수제보다 상기 산성가스와 반응속도가 빠른 흡수제이다.
본 발명에 따르면, 제1흡수탑 및 제2흡수탑에서 모두 저온에서 반응하는 아민 또는 아미노산염계 화합물을 흡수제로 사용하므로 종래와는 달리 별도의 냉각기를 필요로 하지 않는다.The acid gas separation and recovery apparatus of the present invention includes a first absorption tower for producing a saturated first absorbent by reacting an acid gas contained in a first absorbent and combustion exhaust gas; A second absorption tower reacting with a second absorbent and an acid gas included in combustion exhaust gas discharged from the first absorption tower to generate a saturated second absorbent; And a stripping tower upper portion for regenerating the saturated first absorbent with a regenerating first absorbent and supplying the saturated absorbent to the first absorption tower, and a lower stripping tower for regenerating the saturated second absorbent with a regenerating second absorbent and supplying the second absorbing tower to the second absorbing tower. An acid gas separation and recovery apparatus comprising: a first absorbent is an absorbent that requires less renewable energy than the second absorbent, and the second absorbent reacts with the acid gas more rapidly than the first absorbent. Is a fast absorbent.
According to the present invention, since the amine or amino acid salt-based compound reacting at a low temperature in both the first absorption tower and the second absorption tower as an absorbent does not require a separate cooler unlike the prior art.

Description

산성가스 분리회수 장치{APPARATUS FOR SEPARATING ACID GAS FROM MIXED GAS}Acid gas separation and recovery unit {APPARATUS FOR SEPARATING ACID GAS FROM MIXED GAS}

본 발명은 산성가스 분리 회수 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개 이상의 흡수제를 독립적으로 순환시켜 산성가스 분리 회수 에너지를 감소시키는 산성가스 분리 회수 장치에 관한 것 이다.
The present invention relates to an acid gas separation recovery apparatus, and more particularly, to an acid gas separation recovery apparatus for circulating two or more absorbents independently to reduce acid gas separation recovery energy.

산업이 발달함에 따라 대기 중에 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 황화카르보닐(COS) 등 산성가스의 농도가 증가하고, 이에 따라 지구 온난화 문제가 대두 되면서, 국제적으로 산성가스의 배출 및 처리에 대한 규제를 강화하여 지구 온난화 현상을 방지하기 위한 노력들이 이루어지고 있다.As the industry develops, the concentration of acidic gases such as carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), hydrogen sulfide (H 2 S), carbonyl sulfide (COS), etc. increases in the atmosphere. Internationally, efforts are being made to prevent global warming by tightening regulations on the emission and disposal of acid gases.

지구 온난화 현상을 야기하는 산성가스 중 이산화탄소는 배출되는 산성가스의 50% 이상을 차지하고 있으므로 이산화탄소의 배출을 억제하는 기술에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다.Among the acid gases that cause global warming, carbon dioxide accounts for more than 50% of the emitted acid gas, and much research is being conducted on technologies for suppressing the emission of carbon dioxide.

이산화탄소의 배출을 억제하는 기술로는 이산화탄소 배출 감소를 위한 에너지 절약기술, 이산화탄소를 분리 회수하는 기술, 이산화탄소를 이용하거나 고정화시키는 기술, 이산화탄소를 배출하지 않는 신재생 에너지 기술 등이 있다.Techniques for suppressing carbon dioxide emission include energy saving technology for reducing carbon dioxide emission, technology for separating and recovering carbon dioxide, technology for using or immobilizing carbon dioxide, and renewable energy technology that does not emit carbon dioxide.

이산화탄소를 분리 회수하는 기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등이 제안되고 있다. 흡수법은 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 분리하여 회수하는 방법으로, 효율과 안정성이 높고 대용량 가스를 처리하는 데 용이하며 저 농도 가스분리에 적합하기 때문에 대부분의 산업체 및 발전소에 용이하게 적용될 수 있다.
As a technique for separating and recovering carbon dioxide, absorption, adsorption, membrane separation, deep cooling, and the like have been proposed. Absorption is a method of separating and recovering carbon dioxide by using an absorbent. The absorption method has high efficiency and stability, is easy to process a large volume of gas, and is suitable for low concentration gas separation, which can be easily applied to most industrial and power plants.

도 1은 일반적인 산성가스 분리 회수 공정을 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating a general acid gas separation recovery process.

도 1을 참조하면, 일반적인 산성가스 분리 회수 공정은 흡수탑에서 연소배가스를 흡수제와 접촉시켜 산성가스가 흡수제에 흡수되게 한다. 흡수탑에서 산성가스를 흡수한 흡수제는 열교환기를 거쳐 탈거탑의 상부로 주입된다. 탈거탑은 리보일러를 통해 공급되는 스팀(steam)의 열에너지를 이용하여 흡수제에 화학적으로 결합되어 있는 산성가스를 탈거시켜 흡수제를 재생시킨다. 탈거된 산성가스와 수증기는 리플렉스 드럼에서 상분리된다. 분리된 수증기는 응축수(H2O)로 회수되어 다시 탈거탑으로 공급되고, 산성가스는 산성가스 회수 및 처리 공정을 통해 저장 또는 다른 유용한 고부가 화학 물질로 전환된다. 탈거탑에서 재생된 흡수제는 열교환기를 거쳐 온도가 낮아진 후 흡수탑으로 이송된다.Referring to FIG. 1, a general acid gas separation and recovery process contacts combustion exhaust gas with an absorbent in an absorption tower so that the acid gas is absorbed into the absorbent. The absorbent absorbing acid gas from the absorption tower is injected into the upper part of the stripping column via a heat exchanger. The stripping column regenerates the absorbent by removing the acid gas chemically bound to the absorbent using thermal energy of steam supplied through the reboiler. The stripped acid gas and water vapor are phase separated in the reflex drum. The separated steam is recovered as condensate (H 2 O) and fed back to the stripping column, where the acid gas is converted to storage or other useful high value chemicals through acid gas recovery and treatment. The absorbent regenerated in the stripping tower is transferred to the absorption tower after the temperature is lowered through the heat exchanger.

그런데 일반적인 산성가스 분리 회수 공정에서는 흡수탑과 탈거탑이 각각 1단으로 구성되어 있어, 2 종류 이상의 흡수제를 혼합하여 혼합 사용하는 경우, 흡수제를 혼합함에 따른 장점이 줄어드는 문제점이 있다. 또한 흡수제 순환 경로의 상호 열교환 부족 및 탈거탑 상단으로 배출되는 산성가스 열의 미회수 등으로 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
However, in the general acid gas separation and recovery process, the absorption tower and the stripping column are configured in one stage, respectively, and when two or more types of absorbents are mixed and used, there is a problem in that the advantages of mixing the absorbents are reduced. In addition, there is a problem in that energy efficiency is lowered due to the lack of mutual heat exchange of the absorbent circulation path and the unrecovered heat of the acid gas discharged to the top of the stripping column.

최근 산성가스 분리 회수에 소요되는 에너지를 저감하기 위하여 여러 가지 아민계 화합물을 혼합하여 산성가스를 분리 회수하는 기술이 개발 되고 있다. 도 2는 이러한 종래 산성가스 분리 회수 공정을 도시한 도면이다. Recently, in order to reduce energy required for the recovery and recovery of acidic gas, a technology for separating and recovering acidic gas by mixing various amine compounds has been developed. 2 is a view illustrating such a conventional acid gas separation recovery process.

도 2를 참조하면, 종래 산성가스 분리 회수 공정은, 상부 흡수탑(28)에서 연소배가스의 산성가스와 결합한 알칸올아민 흡수제는 탈거탑 하부(30)로 주입되어 외부적 가열원으로부터 공급된 열에 의해서 재생되고, 하부 흡수탑(25)에서 연소배가스의 산성가스와 결합한 알카리금속탄산화물은 탈거탑 상부(35)로 주입되어 탈거탑 하부(30)의 상단에 응축된 유체와 간접적인 열교환을 통하여 재생된다. Referring to FIG. 2, in the conventional acid gas separation and recovery process, the alkanolamine absorbent combined with the acid gas of the combustion flue gas in the upper absorption tower 28 is injected into the stripping column bottom 30 to heat supplied from an external heating source. And the alkali metal carbonate combined with the acid gas of the combustion flue gas in the lower absorption tower 25 is injected into the upper part of the stripping column 35 through indirect heat exchange with the fluid condensed on the upper part of the stripping column 30. Is played.

종래 2 종류 흡수제를 이용한 산성가스 분리 회수 공정에 따르면, 2개의 흡수제의 상이한 성질을 이용함에 따라 흡수제 재생 비용을 감소시킬 수 있다. 그런데, 종래 2 종류 흡수제를 이용한 산성가스 분리 회수 공정은, 고온에서 반응하는 알카리금속산화물과 저온에서 반응하는 알킨올아민을 흡수제로 사용하므로 하부 흡수탑(25)을 통과한 연소배가스를 상부 흡수탑(28)에 공급하기 위하여 별도의 냉각장치(26)를 필요로 한다. 또한 탈거탑 상부(35)의 상단으로 배출되는 수증기 및 산성가스 혼합 가스에 대한 열회수가 이루이지지 않으며, 순환하는 흡수제 사이의 열교환이 이루어지지 않아 에너지 효율이 저감되는 문제점이 있다.
According to the conventional acid gas separation recovery process using two kinds of absorbents, the cost of absorbent regeneration can be reduced by using different properties of the two absorbents. However, the conventional acid gas separation and recovery process using two kinds of absorbents uses an alkali metal oxide reacting at a high temperature and an alkynolamine reacting at a low temperature as an absorbent, so that combustion exhaust gas passing through the lower absorption tower 25 is used as an upper absorption tower. A separate chiller 26 is needed to feed 28. In addition, heat recovery for the steam and acid gas mixed gas discharged to the upper part of the stripping column 35 is not achieved, and heat exchange between circulating absorbents is not performed, thereby reducing energy efficiency.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하부 흡수탑에서 반응후 배출되는 가스와 하부 흡수탑에 공급되는 냉각된 연소배가스를 열교환시키고, 탈거탑에서 배출되는 산성가스의 열을 회수하여 탈거탑에 공급되는 포화 흡수제를 예열시키는 산성가스 분리 회수 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, heat exchange the cooled exhaust gas supplied to the lower absorption tower and the gas discharged after the reaction in the lower absorption tower, recover the heat of the acid gas discharged from the stripping tower The purpose is to provide an acid gas separation and recovery apparatus for preheating the saturated absorbent supplied to the stripping column.

또한 본 발명은 하부 흡수탑에서 재생에너지가 적게 소요되는 흡수제와 연소배가스를 반응시키고, 상부 흡수탑에서는 하부 흡수탑에서 미 반응한 산성가스를 반응시키는 산성가스 분리회수 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
Another object of the present invention is to provide an acid gas separation and recovery device for reacting an absorbent which requires less renewable energy and combustion exhaust gas in a lower absorption tower, and reacting an unreacted acid gas in a lower absorption tower in an upper absorption tower. have.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산성가스 분리 회수 장치는, 제1흡수제와 냉각된 연소배가스에 포함된 산성가스가 반응하여 포화 제1흡수제를 생성하는 제1흡수탑; 제2흡수제와 상기 제1흡수탑에서 배출되는 가스에 포함된 산성가스가 반응하여 포화 제2흡수제를 생성하는 제2흡수탑; 및 상기 포화 제1흡수제를 재생 제1흡수제로 재생하여 상기 제1흡수탑으로 공급하는 탈거탑 상부와 상기 포화 제2흡수제를 재생 제2흡수제로 재생하여 상기 제2흡수탑으로 공급하는 탈거탑 하부로 구성된 탈거탑;을 포함하는 산성가스 분리 회수 장치로서, 상기 제1흡수제는 상기 제2흡수제보다 재생 에너지가 적게 소요되는 흡수제이고, 상기 제2흡수제는 상기 제1흡수제보다 상기 산성가스와 반응속도가 빠른 흡수제인 것을 특징으로 한다.The acid gas separation and recovery apparatus of the present invention for achieving the above object, the first absorption tower and the first absorbent to generate a saturated first absorber by the acid gas contained in the cooled combustion exhaust gas; A second absorption tower reacting with a second absorbent and an acid gas included in the gas discharged from the first absorption tower to generate a saturated second absorbent; And a stripping tower upper portion for regenerating the saturated first absorbent with a regenerating first absorbent and supplying the saturated absorbent to the first absorption tower, and a lower stripping tower for regenerating the saturated second absorbent with a regenerating second absorbent and supplying the second absorbing tower to the second absorbing tower. An acid gas separation and recovery apparatus comprising: a first absorbent is an absorbent that requires less renewable energy than the second absorbent, and the second absorbent reacts with the acid gas more rapidly than the first absorbent. Is a fast absorbent.

상기 제1흡수제는 1종 이상의 2차, 3차 또는 입체 장애 아민 또는 아미노산염계 화합물이고, 상기 제2흡수제는 1차, 2차 아민 또는 아미노산염계 화합물일 수 있다.The first absorbent may be at least one secondary, tertiary or sterically hindered amine or amino acid salt compound, and the second absorbent may be a primary, secondary amine or amino acid salt compound.

상기 냉각된 연소배가스와 상기 제1흡수탑에서 배출되는 가스는 열교환기를 통해 열교환하는 것이 바람직하다.The cooled combustion exhaust gas and the gas discharged from the first absorption tower are preferably heat-exchanged through a heat exchanger.

상기 포화 제1흡수제와 상기 재생 제1흡수제는 제1열교환기를 통해 열교환하고, 상기 포화 제2흡수제와 상기 재생 제2흡수제는 제2열교환기를 통해 열교환할 수 있다.The saturated first absorbent and the regenerated first absorbent may be heat exchanged through a first heat exchanger, and the saturated second absorbent and the regenerated second absorbent may be heat exchanged through a second heat exchanger.

상기 탈거탑 상부의 상단으로 배출되는 수증기로 포화된 산성가스는 상기 재생 제1흡수제 및 재생 제2흡수제와 열교환기를 통해 각각 열교환할 수 있다.
The acid gas saturated with water vapor discharged to the upper portion of the stripping column may be heat-exchanged through the regenerated first absorbent and the regenerated second absorbent and the heat exchanger, respectively.

본 발명의 산성가스 분리회수 장치는, 하부 흡수탑에서 배출되는 가스와 하부 흡수탑에 공급되는 냉각된 연소배가스를 열교환시키고, 탈거탑에서 배출되는 산성가스의 열을 회수하여 탈거탑에 공급되는 포화 흡수제를 예열시킬 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 활용하여 산성가스 분리 회수 장치 운전비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.The acid gas separation and recovery apparatus of the present invention is a saturation that is supplied to the stripping column by heat exchange between the gas discharged from the lower absorption tower and the cooled combustion exhaust gas supplied to the lower absorption tower, and recovers heat of the acid gas discharged from the stripping tower. Since the absorbent can be preheated, it is possible to efficiently use energy to reduce the operating cost of the acid gas separation and recovery apparatus.

또한 본 발명은 하부 흡수탑에서 재생에너지가 적게 소요되는 흡수제를 연소배가스와 반응시키고, 상부 흡수탑에서 반응속도가 빠른 흡수제와 하부 흡수탑에서 미반응한 산성가스를 반응시켜, 탈거탑에서 흡수제를 재생하는 비용을 저감할 뿐만 아니라 산성가스 제거효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention reacts the absorbent which requires less renewable energy with the combustion flue gas in the lower absorption tower, and reacts the fast absorbing agent in the upper absorption tower and the unreacted acid gas in the lower absorption tower, thereby absorbing the absorbent in the stripping tower. In addition to reducing the cost of regeneration, there is an effect that can increase the acid gas removal efficiency.

도 1은 일반적인 산성가스 분리회수 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 산성가스 분리회수 공정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산성가스 분리회수 장치의 공정도를 도시한 도면이다.1 is a view showing a general acid gas separation recovery process.
2 is a view showing a conventional acid gas separation recovery process.
3 is a view showing a process of the acid gas separation recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산성가스 분리회수 장치의 공정도를 도시한 도면이다.
Figure 3 is a view showing a process of the acid gas separation recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 산성가스 분리회수 장치는, 제1흡수탑(110), 제2흡수탑(120) 및 탈거탑(200)을 포함한다.Referring to Figure 3, the acid gas separation recovery apparatus according to an embodiment of the present invention, the first absorption tower 110, the second absorption tower 120 and the stripping tower 200.

상기 제1흡수탑(110)에는 제1흡수제와 연소배가스(10)가 공급된다. 제1흡수제는 제2흡수제보다 재생 에너지가 적게 소요되는 흡수제, 예를들면, 1종 이상의 2차, 3차 또는 입체 장애 아민 또는 아미노산염계 화합물이다. 연소배가스(10)는 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S), 이산화황(SO2), 이산화질소(NO2) 및 황화카르보닐(COS) 중 적어도 하나의 산성가스를 포함한다.The first absorbent 110 is supplied with a first absorbent and the combustion exhaust gas 10. The first absorbent is an absorbent that requires less renewable energy than the second absorbent, for example one or more secondary, tertiary or sterically hindered amine or amino acid salt based compounds. The combustion flue gas 10 includes at least one acidic gas of carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S), sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen dioxide (NO 2 ), and carbonyl sulfide (COS).

연소배가스(10)는 흡수탑에서 발생되는 압력강하를 극복하기 위하여 냉각장치(미도시)에 의해 냉각된 상태로 연소가스공급라인을 통해 제1흡수탑(110)의 하단으로 공급되는 것이 좋다. 제1흡수탑(110) 상단과 제2흡수탑(120) 하단은 제1열교환기(130)가 설치된 연결라인으로 연결된다. 연소가스공급라인에서 분기된 냉각경로(192)와 연결라인은 서로 열교환할 수 있도록 제1열교환기(130)를 통해 교차된다.The combustion exhaust gas 10 may be supplied to the lower end of the first absorption tower 110 through the combustion gas supply line while being cooled by a cooling device (not shown) in order to overcome the pressure drop generated in the absorption tower. The upper end of the first absorption tower 110 and the lower end of the second absorption tower 120 are connected by a connection line in which the first heat exchanger 130 is installed. The cooling path 192 and the connection line branched from the combustion gas supply line cross each other through the first heat exchanger 130 to exchange heat with each other.

상기 제2흡수탑(120)에는 제2흡수제와 제1흡수탑(110)에서 미반응한 가스(11)가 공급된다. 제2흡수제는 제1흡수제보다 산성가스와의 반응속도가 빠른 흡수제, 예를들면, 1차, 2차 아민 또는 아미노산염계 화합물이다.The second absorption tower 120 is supplied with the second absorbent and the unreacted gas 11 from the first absorption tower 110. The second absorbent is an absorbent having a faster reaction rate with an acidic gas than the first absorbent, for example, a primary, secondary amine or amino acid salt compound.

상기 탈거탑(200)은 탈거탑 상부(210) 및 탈거탑 하부(220)를 포함한다. The stripping tower 200 includes a stripping tower top 210 and a stripping tower bottom 220.

탈거탑 상부(210)와 제1흡수탑(110)은 제1흡수제가 순환하는 제1순환경로(170)로 연결된다. 제1순환경로(170)는 제1흡수탑(110)의 하단에서 탈거탑 상부(210)의 상단으로 포화 제1흡수제가 공급되는 제1공급라인(172)과 탈거탑 상부(210)의 하단에서 제1흡수탑(110)의 상단으로 재생 제1흡수제가 공급되는 제2공급라인(174)을 포함한다. 제1공급라인(172)과 제2공급라인(174)은 포화 제1흡수제와 재생 제1흡수제가 열교환할 수 있도록 제2열교환기(150)를 통해 서로 교차된다.The stripping tower upper portion 210 and the first absorption tower 110 are connected to the first net environment path 170 through which the first absorbent circulates. The first pure environmental path 170 is a lower end of the first supply line 172 and the upper part of the stripping tower 210 to which the saturated first absorbent is supplied from the lower end of the first absorption tower 110 to the upper part of the upper stripping tower 210. And a second supply line 174 through which the regenerated first absorbent is supplied to the top of the first absorption tower 110. The first supply line 172 and the second supply line 174 cross each other through the second heat exchanger 150 so that the saturated first absorbent and the regenerated first absorbent may exchange heat.

탈거탑 하부(220)와 제2흡수탑(120)은 제2흡수제가 순환하는 제2순환경로(180)로 연결된다. 제2순환경로(180)는 제2흡수탑(120)의 하단에서 탈거탑 하부(220)의 상단으로 포화 제2흡수제가 공급되는 제3공급라인(182)과 탈거탑 하부(220)의 하단에서 제2흡수탑(120)의 상단으로 재생 제2흡수제가 공급되는 제4공급라인(184)을 포함한다. 제3공급라인(182)과 제4공급라인(184)은 포화 제2흡수제와 재생 제2흡수제가 열교환할 수 있도록 제3열교환기(152)를 통해 서로 교차된다. The stripping tower lower portion 220 and the second absorption tower 120 are connected to the second net environment path 180 through which the second absorbent is circulated. The second pure environment path 180 is a lower end of the third supply line 182 and the lower stripping column 220 to which the saturated second absorbent is supplied from the lower end of the second absorption tower 120 to the upper end of the stripping tower 220. And a fourth supply line 184 through which the regenerated second absorbent is supplied to the upper end of the second absorption tower 120. The third supply line 182 and the fourth supply line 184 cross each other through the third heat exchanger 152 so that the saturated second absorbent and the regenerated second absorbent may exchange heat.

탈거탑 상부(210)의 상단은 에너지회수경로(190)로 연결된다. 에너지회수경로(190)와 제1공급라인(172)은 고온의 이산화탄소의 열을 회수하여 포화 제1흡수제를 예열할 수 있도록 제4열교환기(140)를 통해 서로 교차된다. 에너지회수경로(190)와 제3공급라인(182)은 고온의 이산화탄소의 열을 회수하여 포화 제2흡수제를 예열할 수 있도록 제5열교환기(142)를 통해 서로 교차된다. 설명되지 않은 부호 230은 밸브이고, 부호 232는 펌프이고, 부호 234는 리플럭스 드럼이며, 부호 236은 열교환기이다.
The upper end of the stripping tower 210 is connected to the energy recovery path 190. The energy recovery path 190 and the first supply line 172 cross each other through the fourth heat exchanger 140 to recover the heat of the high temperature carbon dioxide and preheat the saturated first absorbent. The energy recovery path 190 and the third supply line 182 cross each other through the fifth heat exchanger 142 to recover the heat of the high temperature carbon dioxide and preheat the saturated second absorbent. Unexplained 230 is a valve, 232 is a pump, 234 is a reflux drum, and 236 is a heat exchanger.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 산성가스 분리 회수 장치의 동작을 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the acid gas separation recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저, 제1흡수탑(110)과 제2흡수탑(120)의 동작을 설명한다. 제1흡수탑(110)에서는 제1흡수제와 연소배가스(10)는 향류(向流) 접촉되면서, 제1흡수제가 연소배가스(10)에 포함된 산성가스를 흡수하여 포화 제1흡수제를 생성한다. First, the operation of the first absorption tower 110 and the second absorption tower 120 will be described. In the first absorption tower 110, while the first absorbent and the combustion exhaust gas 10 are in countercurrent contact, the first absorbent absorbs the acid gas included in the combustion exhaust gas 10 to generate a saturated first absorbent. .

제1흡수탑(110)에서 제1흡수제와 산성가스의 발열반응으로 온도가 상승한 가스(11)는 연결라인을 통해 제2흡수탑(120) 하부로 공급된다. 이때 제1흡수탑(110) 상단에서 배출되는 가스(11)는 제1열교환기(130)를 통해 연소배가스(10)와 열교환하여 냉각된 후 제2흡수탑(120)으로 공급될 수 있다.In the first absorption tower 110, the gas 11 whose temperature rises due to the exothermic reaction between the first absorbent and the acid gas is supplied to the lower portion of the second absorption tower 120 through a connection line. In this case, the gas 11 discharged from the upper end of the first absorption tower 110 may be cooled by heat exchange with the combustion exhaust gas 10 through the first heat exchanger 130, and then supplied to the second absorption tower 120.

본 실시예의 제1흡수탑(110) 및 제2흡수탑(120)은 모두 저온에서 반응하는 아민 또는 아미노산염계 화합물을 흡수제로 사용하므로 제1흡수탑(110)과 제2흡수탑(120)의 온도차이가 작아 별도의 냉각기를 필요로 하지 않는다. 또한 제1흡수탑(110)에서 발생되는 반응열을 제1열교환기(130)를 통하여 냉각시킴으로써 제2흡수탑(120)에 공급되는 연소배가스(11)의 온도를 적절히 유지할 수 있다.Since both the first absorption tower 110 and the second absorption tower 120 of the present embodiment use an amine or an amino acid salt compound reacting at a low temperature as an absorbent, the first absorption tower 110 and the second absorption tower 120 The small temperature difference eliminates the need for a separate cooler. In addition, by cooling the reaction heat generated in the first absorption tower 110 through the first heat exchanger 130, it is possible to properly maintain the temperature of the combustion exhaust gas 11 supplied to the second absorption tower 120.

또한 재생 에너지가 적게 소요되는 제1흡수제로 연소배가스(10)중에서 대부분의 산성가스를 흡수하고 일부 남은 산성가스를 반응속도가 빠른 제2흡수제로 흡수함으로써, 탈거탑(200)에서 흡수제를 재생하는 열에너지를 최소화하면서 연소배가스(10)로부터 산성가스를 효율적으로 분리할 수 있게 된다.In addition, by absorbing most of the acidic gas in the combustion flue gas (10) as a first absorbent that requires less renewable energy, and absorbing some remaining acidic gas as a second absorbent having a fast reaction rate, the absorbent is recovered in the stripping column (200). The acid gas can be efficiently separated from the combustion exhaust gas 10 while minimizing thermal energy.

다음으로, 제1순환경로(170)에서 포화 제1흡수제와 재생 제1흡수제의 열교환에 대하여 설명한다. 탈거탑(200)은 제1흡수탑(110)보다 높은 반응온도를 필요로 하므로, 탈거탑 상부(210)에서 배출되는 재생 제1흡수제는 제1흡수탑(110) 하단에서 배출되는 포화 제1흡수제보다 온도가 높다.Next, heat exchange between the saturated first absorbent and the regenerated first absorbent in the first pure environment furnace 170 will be described. Since the stripping tower 200 requires a higher reaction temperature than the first absorption tower 110, the regeneration first absorbent discharged from the stripping tower 210 may include a saturated first discharged from the bottom of the first absorption tower 110. The temperature is higher than the absorbent.

제1공급라인(172)의 포화 제1흡수제는 제2열교환기(150)를 통해 재생 제1흡수제의 열을 회수하여 예열된 상태로 탈거탑 상부(210) 상단에 공급될 수 있다. 반면, 제2공급라인(174)의 재생 제1흡수제는 제2열교환기(150)를 통해 포화 제1흡수제로 열을 방출하여 냉각된 상태로 제1흡수탑(110) 상단으로 공급될 수 있다. 제1순환경로(170)에서 포화 제1흡수제와 재생 제1흡수제의 열교환으로 본 실시예에 따른 산성가스 분리 회수 장치의 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다.The saturated first absorbent of the first supply line 172 may be supplied to the upper part of the stripping tower 210 in a preheated state by recovering heat of the regenerated first absorbent through the second heat exchanger 150. On the other hand, the regenerated first absorbent of the second supply line 174 may be supplied to the top of the first absorption tower 110 in a cooled state by dissipating heat to the saturated first absorbent through the second heat exchanger 150. . The heat exchange of the saturated first absorbent and the regenerated first absorbent in the first pure environment path 170 may improve the energy efficiency of the acidic gas separation and recovery apparatus according to the present embodiment.

제2순환경로(180)에서 포화 제2흡수제와 재생 제2흡수제의 열교환은 제1순환경로(170)에서 포화 제1흡수제와 재생 제1흡수제의 열교환의 설명으로부터 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.Since the heat exchange between the saturated second absorbent and the regenerated second absorbent in the second pure environment furnace 180 is easily understood by those skilled in the art from the description of the heat exchange between the saturated first absorbent and the regenerated first absorbent in the first pure environment furnace 170. Detailed description will be omitted.

다음으로 탈거탑(200) 상단에서 배출되는 산성가스를 이용한 에너지 회수에 대하여 설명한다. 탈거탑(200)은 포화 흡수제에서 산성가스를 분리하여 흡수제를 재생시키기 위하여 높은 열에너지를 필요로 하므로 탈거탑(200)상단으로 배출되는 산성가스는 높은 열에너지를 가진다.Next, the energy recovery using the acid gas discharged from the stripping column 200 will be described. The stripping tower 200 needs high heat energy to separate the acid gas from the saturated absorbent and regenerate the absorbent, so that the acid gas discharged to the top of the stripping column 200 has high heat energy.

에너지회수경로(190)의 산성가스는 제4열교환기(140)를 통해 제1공급라인(172)의 포화 제1흡수제 및 제5열교환기(142)를 통해 제3공급라인(182)의 포화 제2흡수제로 열을 방출한다. 따라서 제1공급라인(172)의 포화 제1흡수제 및 제3공급라인(182)의 포화 제2흡수제는 혼합가스로부터 회수된 열로 예열되어 탈거탑(200)에 각각 공급될 수 있다.The acid gas of the energy recovery path 190 is saturated in the first supply line 172 through the fourth heat exchanger 140 and in the third supply line 182 through the fifth heat exchanger 142. It releases heat to the second absorbent. Therefore, the saturated first absorbent of the first supply line 172 and the saturated second absorbent of the third supply line 182 may be preheated with heat recovered from the mixed gas and supplied to the stripping tower 200, respectively.

밸브(230)는 밸브(230)가 설치된 라인에 흐르는 유체를 선택적으로 단속하고, 펌프(234)는 펌프(234)가 설치된 라인에 흐르는 유체에 유동력을 제공한다. 기타 탈거탑(200) 상단으로 배출되는 혼합가스로부터 응축수와 산성가스를 분리하는 열교환기(236) 및 리플럭스 드럼(234) 등은 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
The valve 230 selectively regulates the fluid flowing in the line where the valve 230 is installed, and the pump 234 provides flow force to the fluid flowing in the line where the pump 234 is installed. Since the heat exchanger 236 and the reflux drum 234 separating the condensed water and the acid gas from the mixed gas discharged to the other stripping tower 200 are easily understood by those skilled in the art, detailed descriptions thereof will be omitted.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, a person skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

110: 제1흡수탑 120: 제2흡수탑
130,140,142,150,152: 열교환기
160: 리보일러 170: 제1순환경로
180: 제2순환경로 190: 에너지회수경로
192: 냉각경로 200: 탈거탑
210: 탈거탑 상부 220: 탈거탑 하부110: first absorption tower 120: second absorption tower
130,140,142,150,152: heat exchanger
160: reboiler 170: the first net environment
180: second net environment path 190: energy recovery path
192: cooling path 200: stripping tower
210: upper stripping tower 220: lower stripping tower

Claims (5)

제1흡수제와 냉각된 연소배가스에 포함된 산성가스가 반응하여 포화 제1흡수제를 생성하는 제1흡수탑; 제2흡수제와 상기 제1흡수탑에서 미반응한 산성가스가 반응하여 포화 제2흡수제를 생성하는 제2흡수탑; 상기 포화 제1흡수제를 재생 제1흡수제로 재생하여 상기 제1흡수탑으로 공급하는 탈거탑 상부와, 상기 포화 제2흡수제를 재생 제2흡수제로 재생하여 상기 제2흡수탑으로 공급하는 탈거탑 하부로 구성된 탈거탑; 상기 제1흡수탑의 하단에서 탈거탑 상부의 상단으로 상기 포화 제1흡수제를 제공받는 제1공급라인과, 상기 탈거탑 상부의 하단에서 제1흡수탑의 상단으로 상기 재생 제1흡수제를 제공받는 제2공급라인으로 구성된 제 1 순환경로; 및
상기 제2흡수탑의 하단에서 탈거탑 하부의 상단으로 상기 포화 제2흡수제를 제공받는 제3공급라인과, 탈거탑 하부의 하단에서 제2흡수탑의 상단으로 재생 제2흡수제를 제공받는 제4공급라인으로 구성된 제 2 순환경로를 포함하며,
상기 제1흡수제는 상기 제2흡수제보다 재생 에너지가 적게 소요되는 흡수제이고 상기 제2흡수제는 상기 제1흡수제보다 상기 산성가스와의 반응속도가 빠른 흡수제이며,
상기 냉각된 연소배가스와 상기 제1흡수탑에서 배출되는 연소가스는 제 1 열교환기(130)를 통해 열교환하고,
상기 포화 제1흡수제와 재생 제1흡수제는 상기 제 1 순환경로 상에 배치된 제 2 열교환기(150)를 통해 열교환하고, 상기 포화 제2흡수제와 재생 제2흡수제는 상기 제 2 순환경로 상에 배치된 제 3 열교환기(152)를 통해 열교환하며,
상기 탈거탑 상부의 상단으로 배출되는 산성가스는 상기 포화 제1흡수제와 제 4 열교환기(140)를 통해 열교환하고, 제 5 열교환기(142)를 통해 상기 포화 제2흡수제와 열교환하는 것을 특징으로 하는 산성가스 분리회수 장치.
A first absorption tower reacting with the first absorbent and the acid gas included in the cooled combustion exhaust gas to generate a saturated first absorbent; A second absorption tower for producing a saturated second absorbent by reacting a second absorbent with an unreacted acid gas in the first absorption tower; A stripping tower top for regenerating the saturated first absorbent with a regenerating first absorbent and supplying it to the first absorbing tower, and a stripping tower bottom for regenerating the saturated second absorbent with a regenerating second absorbent and supplying it to the second absorption tower. Stripping tower consisting of; A first supply line receiving the saturated first absorbent from the lower end of the first absorption tower to the upper end of the stripping tower, and receiving the regenerated first absorbent from the lower end of the upper part of the stripping tower to the top of the first absorption tower; A first circulation path composed of a second supply line; And
A third supply line receiving the saturated second absorbent from the lower end of the second absorption tower to the upper end of the stripping tower, and a fourth receiving the regeneration second absorbent from the lower end of the lower absorption tower to the top of the second absorption tower. A second circulation path composed of a supply line,
The first absorbent is an absorbent which requires less renewable energy than the second absorbent, and the second absorbent is an absorbent having a faster reaction rate with the acid gas than the first absorbent.
The cooled combustion exhaust gas and the combustion gas discharged from the first absorption tower exchange heat through the first heat exchanger 130,
The saturated first absorbent and the regenerated first absorbent are heat exchanged through a second heat exchanger 150 disposed on the first circulation path, and the saturated second absorbent and the regenerated second absorbent are disposed on the second circulation path. Heat exchange through the arranged third heat exchanger (152),
The acid gas discharged to the upper portion of the stripping column is heat-exchanged through the saturated first absorbent and the fourth heat exchanger 140, and heat-exchanged with the saturated second absorbent through the fifth heat exchanger 142. Acid gas separation and recovery unit.
제1항에 있어서,
상기 제1흡수제는 1종 이상의 2차, 3차 또는 입체 장애 아민 또는 아미노산염계 화합물이고, 상기 제2흡수제는 1차, 2차 아민 또는 아미노산염계 화합물이며, 연소배가스는 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S), 이산화황(SO2), 이산화질소(NO2) 및 황화카르보닐(COS) 중 적어도 하나의 산성가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성가스 분리회수 장치.
The method of claim 1,
The first absorbent is at least one secondary, tertiary or sterically hindered amine or amino acid salt compound, the second absorbent is primary, secondary amine or amino acid salt compound, and the combustion flue gas is carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S), sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen dioxide (NO 2 ) and carbonic acid sulfide (COS) at least one acidic gas separation and recovery device characterized in that it comprises an acid gas.
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