KR101354998B1 - 산성 가스의 분리에 사용되는 자기 농축 흡수제 - Google Patents

산성 가스의 분리에 사용되는 자기 농축 흡수제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일종의 효율적으로 기체혼합물을 탈산하는 프로세스에 관한 것으로서, 상기 프로세스는 자기 농축 흡수제를 사용하여 산성 가스를 흡수하며, 또한 상기 프로세스는 탈산 작업에 사용되는 총 에너지를 감소시킨다.

Description

산성 가스의 분리에 사용되는 자기 농축 흡수제{SELF-CONCENTRATING ABSORBENT FOR ACID GAS SEPARATION}
본 발명은 일종의 자기 농축 흡수제로 기체혼합물의 탈산을 진행하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일종의 자기 농축 흡수제를 사용하여 산성 가스를 기체혼합물에서 분리시키는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 이러한 탈산작업의 총 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.
기체혼합물에서 산성 가스의 탈산은 많은 생산프로세스에서 필요로 하고 있다. 예를 들면 천연 가스 또는 기타 다량의 산성 가스를 포함한 기체혼합물의 탈산이다. 상기 산성 가스는 황화수소(H2S), 이산화탄소(CO2) 또는 유사한 오염물질을 포함한다.
탈산프로세스는 기체혼합물에서 산성 가스의 불순물을 줄여 받아들일 수 있는 수준에 도달하게 한다. 이러한 프로세스는 보통 아민 가스의 처리 공정을 통하여 완성된다. 상기 아민 가스의 처리 공정은 각종 유형의 공업생산에서는 아주 보편적이며, 예를 들면 정제 공장, 천연가스 가공공장 및 화학공장이다. 아민 가스의 처리 공정은 아민의 수용액을 사용하여 산성 가스를 제거(예를 들면 황화수소, 이산화탄소)하는 기술이다.
보통 탈산프로세스는 일종의 기-액 흡수이다. 전형적인 기-액 흡수공정은 보통 제거시킬 산성 가스를 포함한 기체혼합물과 액체 상태인 아민용액이 접촉하여 산성 가스를 제거한다. 여기서 아민용액은 산성 가스를 흡수하는 흡수제이다. 산업에서 흔히 사용되는 아민은 알코올 아민이며, 예를 들면 모노에탄올아민(MEA)과 디에탄올아민(DEA)이다. 최근에 알칸올아민 메틸다이에탄놀아민(MDEA)을 사용하여 이산화탄소(CO2)를 분리하는 기술은 공업생산에서 주목받고 있는 상황이다. 현재 디이소프로판올아민(DIPA)는 습식탈황법과 클라우스(Claus) 플랜트에서 테일 산성 가스의 순화를 위한 SCOT 프로세스에 사용되고 있다.
전형적인 기-액 흡수 프로세스는 산성 가스가 흡수 유닛 중의 흡수제에 흡수된 후, 개스-리치(gas-rich) 흡수제는 재생 유닛에 이송된다. 상기 재생 유닛에서, 개스-리치 흡수제는 처리와 분리를 거쳐, 흡수되는 기체와 개스-리인(gas-lean) 흡수제로 재생된다. 그 후에, 재생된 개스-리인 흡수제는 재순환되어 흡수 유닛에 회수되며, 사용자의 목적에 의해 산성 가스가 수집되거나 또는 방출된다. 이러한 기-액 흡수에서 재생프로세스는 총에너지의 80%이상을 소모하며, 이는 흡수 유닛에서 재사용을 하기 위하여 모든 흡수제의 폐액은 반드시 재생을 거쳐야 하기 때문이다. 또한 전형적인 기-액 흡수 프로세스는 단액체상 형식에서 일종의 흡수제만 사용하게 한정되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일종의 자기 농축 흡수제를 사용하여 기체혼합물을 탈산하는 방법을 제공하며, 이러한 방법은 산성 가스가 기체혼합물에서 분리되는 흡수율을 증가하고, 또한 이러한 탈산작업의 총 에너지 소모를 줄이는데 그 목적이 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 산성 가스의 분리에 사용되는 자기 농축 흡수제를 제공하며, 본 발명의 일종의 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법은,
기체혼합물은 흡수 유닛의 흡수제와 접촉하고, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해된 아민을 포함하는 단계;
상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 아민상(concentrated-amine phase)이 형성되고, 상기 농축 아민상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 아민상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 아민과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 아민은 아민 또는 화학변형(chemical modification)을 갖는 아민으로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되는 단계;
상기 농축 아민상을 잔여 흡수제에서 분리시키는 단계;
상기 잔여 흡수제를 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;
상기 농축 아민상을 재생 유닛에 제공하여, 산성 가스와 농축 아민을 생성시키는 단계; 및
재생된 농축 아민을 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡수제와 흡수되는 산성 가스는 중력에 의해 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동되고, 분리된 농축 아민상은 중력에 의해 분리 유닛으로부터 재생 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 실시예에서, 일종의 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템은,
상기 시스템은 흡수 유닛이 포함되고, 상기 흡수 유닛에서 기체혼합물은 흡수제와 접촉되며, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해된 아민을 포함하며, 상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 아민상이 형성되며, 상기 농축 아민상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 아민상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 아민과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 아민은 아민 또는 화학변형을 갖는 아민으로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되며;
분리 유닛이 더 포함되며, 상기 분리 유닛은 상기 농축 아민상을 잔여 흡수제에서 분리시키며;
재생 유닛이 더 포함되며, 상기 재생 유닛은 상기 농축 아민상의 재생에 사용되어, 산성 가스와 농축 아민을 생성한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡수 유닛, 상기 분리 유닛과 상기 재생 유닛은 동일한 탑에 배치되고, 상기 동일한 탑에서, 상기 분리 유닛의 포지션은 상기 흡수 유닛보다 낮으며, 상기 재생 유닛의 포지션은 상기 분리 유닛보다 낮아서, 가스를 흡수한 후, 상기 흡수제와 상기 흡수된 산성 가스는 중력에 의해 상기 흡수 유닛으로부터 상기 분리 유닛으로 하향 이동 되며, 상기 농축 아민상은 중력에 의해 상기 분리 유닛으로부터 상기 재생 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 실시예에서, 일종의 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법은,
기체혼합물은 흡수 유닛의 흡수제와 접촉되고, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해되는 대체물질(agent)이 포함되며, 상기 대체물질은 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 조합물에서 선택되는 단계;
상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 물질상(concentrated-agent phase)이 형성되고, 상기 농축 물질상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 물질상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 물질과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 물질은 대체물질(agent) 또는 화학변형을 갖는 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되는 단계;
상기 농축 물질상을 잔여 흡수제에서 분리시키는 단계;
상기 잔여 흡수제를 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;
상기 농축 물질상을 재생 유닛에 제공하여, 산성 가스와 농축 물질을 생성시키는 단계; 및
재생된 농축 물질을 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서, 일종의 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템은,
흡수 유닛이 포함되고, 상기 흡수 유닛에서 기체혼합물은 흡수제와 접촉되며, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해되는 대체물질(agent)이 포함되며, 상기 대체물질은 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 조합물에서 선택되며;
상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 물질상이 형성되고, 상기 농축 물질상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 물질상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 물질과 흡수되는 산성 가스를 포함하며,
상기 농축 물질은 대체물질(agent) 또는 화학변형을 갖는 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되며;
분리 유닛이 더 포함되며, 상기 분리 유닛은 상기 농축 물질상을 잔여 흡수제에서 분리시키며;
재생 유닛이 더 포함되며, 상기 재생 유닛은 상기 농축 물질상의 재생에 사용되어, 산성 가스와 농축 물질을 생성한다.
또한, 본 발명의 일종의 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법은,
기체혼합물은 흡수 유닛의 흡수제와 접촉되고, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해되는 흡수성 혼합물(absorbing mixture)이 포함되며, 상기 흡수성 혼합물은 적어도 일종의 아민과 적어도 일종의 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 대체물질은 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 조합물에서 선택되는 단계;
상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 흡수성 혼합물상(concentrated-absorbing mixture phase)이 형성되고, 상기 농축 흡수성 혼합물상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 흡수성 혼합물상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 흡수성 혼합물과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 흡수성 혼합물은 적어도 일종의 아민 또는 적어도 일종의 화학변형을 갖는 아민, 적어도 일종의 대체물질(agent) 또는 적어도 일종의 화학변형을 갖는 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되는 단계;
상기 농축 흡수성 혼합물상을 잔여 흡수제에서 분리시키는 단계;
상기 잔여 흡수제를 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;
상기 농축 흡수성 혼합물상을 재생 유닛에 제공하여, 산성 가스와 농축 흡수성 혼합물을 생성시키는 단계; 및
재생된 농축 흡수성 혼합물을 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 기타 특징과 장점들은 아래의 실시예와 청구항에서 더욱 상세히 설명한다.
이하, 도면은 본 발명의 상술한 내용과 아래의 설명에 대해 더욱 돈독한 이해를 갖게 한다. 또한, 본 발명의 목적을 설명하기 위하여, 본 발명의 도면은 바람직한 실시예를 도시하였으며, 본 발명은 도면상의 구성과 수단에 국한하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예의 탈산 프로세스의 절차를 설명하는 흐름도;
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 탈산 프로세스의 절차를 설명하는 흐름도.
본 발명과 관련되는 모든 과학 기술 용어는 특수한 정의 외에는 본 영역의 당업자들이 보편적으로 알고 있는 것과 같은 의미가 있다. 그렇지 않으면, 여기 사용되는 용어는 본 발명에서 설정한 의미와 같게 된다. 이미 공개된 특허와 출판물들은 인용을 통해 본 발명에서 언급되며, 이는 본 발명에서 전면적으로 서술한 것과 같다. 또한 본 발명에서 상 하 문단의 특수한 규정 외에는, 이하의 설명과 청구항의 단수 형식(the singular forms "a", "an", "the") 은 복수의 의미도 포함된다.
본 발명은 자기 농축 아민 흡수제를 사용하여 기체혼합물을 탈산하는 프로세스에 관한 것이며, 이러한 프로세스는 에너지의 소모를 최소화하는 동시에 흡수율은 최대화한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 흡수 유닛에서, 흡수제는 제거되는 산성 가스를 포함하는 기체혼합물과 접촉된다. 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해된 아민 또는 대체물질(agent)을 포함한다. 흡수 과정에서 흡수제의 아민 또는 대체물질은 자발적으로 농축되어 농축 아민상 또는 농축 물질상이 생성된다. 흡수가 완성된 후, 상기 농축 아민상 또는 농축 물질상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 이는 상기 농축 아민상 또는 상기 농축 물질상은 잔여 흡수제와 용액을 형성하지 않는다는 것을 의미한다.
예를 들면, 제거되는 산성 가스는 일종 또는 다종의 산성 가스일 수 있으며, 상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 이산화유황(SO2), 삼산화황(SO3), 황화수소(H2S), 황화카르본(COS), 이황화탄소(CS2),메르캅탄(RSH), 산화질소（NO), 이산화질소(NO2), 플루오르화물, 염산(HCl) 및 그 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 흡수 유닛은 흡수탑(absorption column) 또는 막 컨트랙터(membrane contractor)일 수 있고, 또는 본 영역의 당업자에게 알려진 바와 같은 기-액 접촉 유닛일 수도 있다.
본 영역의 당업자들에게 알려진 봐와 같이, 상기 흡수제는 용제에 용해되는 일종 또는 다종의 아민이 포함된다. 예를 들면 아민은 모노에탄올 아민, 다이에탄놀아민, 트리에탄올아민, 에탄올라민, 이소프로판올아민, 에틸렌아민, 알킬 알칸올아민, 메틸다이에탄올아민, 피페리딘, 디부틸아민, 디이소프로필아민 및 그 파생물 또는 그 혼합물에서 선택된다. 그러나 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다.
상기 용제의 한 예는 수용액 또는 유기용제일 수 있다. 예를 들면 상기 수용액은 물, 일종 또는 다종의 염 수용액 일 수 있다. 상기 염은 알칼리염, 암모늄염, 알칸올 아민염 또는 알칼리 토금속 염 및 그 파생물에서 선택된다. 그러나 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다. 또한, 상기 유기용제는 일종 또는 다종의 성분(components)이 포함되며, 상기 성분은 알코올, 글리콜, 알칸, 불포화탄화수소, 에테르, 에스테르, 알데히드, 케톤, 글리콜에테르, 알칼렌 카보네이트, 디알킬카보네이트, 술포란 및 그 파생물에서 선택된다. 그러나 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다. 예를 들면 이온성 액체, 중합체, 유기실리콘 용제, 유기불소 용제이다. 또한, 상기 용제는 수용액과 유기용제의 혼합물일 수도 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 아민은 일종 또는 기타 다종의 아민에 용해되거나, 일종 또는 기타 다종의 대체물질(agents)에도 용해된다. 예를 들면 아미노산, 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 및 펜타보레이트이다.
다른 실시예에서, 상기 유기용제는 C8-C12의 알코올, 데카메칠테트라실록산(decamethyl-tetrasiloxane) 또는 데카메칠테트라실옥신(decamethyl-tetrasil-oxine) 이 포함된다.
다른 실시예의 상기 용제는 물에 용해되지 않거나, 또는 물에 약간 용해되는 용제이다. 예를 들면, 물에 용해되지 않는 알코올, 글리콜, 글리콜에테르, 유기실리콘 용제 또는 유기불소 용제이다. 또한, 상기 용제는 이온성 액체 또는 중합체일 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡수제는 용제에 용해되는 아민이 포함되고, 상기 아민은 알코올, 글리콜, 글리콜에테르, 유기실리콘 용제, 유기불소 용제, 모노에탄올아민 용액, 다이에탄놀아민, 트리에탄올아민, 에탄올라민, 이소프로판올아민, 에틸렌아민, 알킬 알칸올아민, 메틸다이에탄올아민, 피페리딘, 디부틸아민, 디이소프로필아민 및 그 파생물 또는 그 혼합물에서 선택된다. 그러나 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다.
본 발명의 실시예에서, 상기 아민은 기타 대체물질(agent)로 대체할 수 있다. 아민을 대체하는 대체물질은, 예를 들면 아미노산, 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염, 펜타보레이트 및 그 파생물 또는 그 조합물에서 선택된다. 상기 아민을 대체하는 대체물질은 물에 용해되거나, 일종 또는 다종의 염 수용액에 용해될 수도 있으며, 이는 알칼리염, 암모늄염, 알칸올 아민염, 알칼리 토금속, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 파생물에서 선택되며, 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다. 상기 아민을 대체하는 대체물질은 일종 또는 다종의 성분으로 구성된 유기용제에 용해되며, 이는 알코올, 글리콜, 알칸, 불포화탄화수소, 에테르, 에스테르, 알데히드, 케톤, 글리콜에테르, 알칼렌 카보네이트, 디알킬카보네이트, 술포란 및 그 파생물에서 선택되며, 예를 들면 이온성 액체, 중합체, 유기실리콘 용제 또는 유기불소 용제이다. 그러나 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다. 상기 아민을 대체하는 대체물질은 일종 또는 다종의 아민에 용해되거나, 일종 또는 다종의 기타 아민 대체 물질에 용해되며, 예를 들면 아미노산, 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 또는 펜타보레이트이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡수제는 탄산염 또는 붕산염의 수용액으로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 흡수제는 용제에 용해되는 일종 또는 다종의 아민과 일종 또는 다종의 아민 대체 물질의 혼합물로 구성된다. 상기 용제는 상술한 용제에서 임의로 택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡수제는 아민용액, 아민 대체 물질 또는 그 혼합물로 구성되며, 그 농도는 0.1%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80 %, 85%, 90% 등에서 선택된다.
본 발명의 실시예에서, 산성 가스는 흡수제와 접촉할 때, 산성 가스는 물리적, 화학적, 또는 물리적과 화학적으로 흡수된다. 물리적 흡수된 후, 상기 산성 가스는 흡수제에 흡수되고, 주로 화학적인 변형 없는 상태로 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상에 존재한다. 화학적 흡수된 후, 상기 산성 가스는 흡수제에 흡수되며, 주로 화학적인 변형의 상태로 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상에 존재하며, 즉 상기 아민 또는 아민 대체 물질과 산성 가스의 반응물에 존재한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 아민 또는 아민 대체 물질이 산상 가스와 반응한 후의 반응물은 상기 용제에 용해되지 않는다.
아민이 상기 흡수제에 사용될 때, 상기 농축 아민상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 아민과 흡수되는 산성 가스로 구성된다. 상기 농축 아민은 아민 또는 화학변형을 갖는 아민이며, 예를 들면 아민과 산성 가스사이에 화학 반응을 거친 후 생성되는 반응물이다. 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화확변형을 갖는 산성 가스이며, 예를 들면 상기 아민과 산성 가스사이에 화학 반응을 거친 후 생성되는 반응물이다. 상기 농축 아민상은 단상의 형식으로 존재하며, 예를 들면 아민용액이다. 상기 농축 아민상은 여러 개의 상을 포함할 수 있다. 상기 흡수제는 산성 가스의 흡수에 의하여 자발적으로 농축 아민상이 형성되기 때문에, 상기 흡수제도 자기 농축 아민 흡수제로 칭할 수 있다. 상기 흡수되는 산성 가스는 상기 농축 아민상에 축적된다.
아민 대체 물질이 상기 흡수제에 사용될 때, 농축 아민 대체 물질상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 아민 대체 물질과, 흡수되는 산성 가스로 구성된다. 상기 농축 아민 대체 물질은 대체물질(agent) 또는 화학변형을 갖는 대체물질이며, 예를 들면 대체물질과 산성 가스사이에 화학 반응을 거친 후 생성되는 반응물이다. 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화확변형을 갖는 산성 가스이며, 예를 들면 상기 대체물질과 산성 가스사이에 화학 반응을 거친 후 생성되는 반응물이다. 상기 농축 아민 대체 물질상은 단상의 형식으로 존재하며, 예를 들면 아민 대체 물질용액이다. 상기 농축 아민 대체 물질상은 여러 개의 상을 포함할 수 있다. 상기 흡수제는 산성 가스의 흡수에 의하여 자발적으로 농축 아민 대체 물질상이 형성되기 때문에, 상기 흡수제는 자기 농축 아민 대체 물질 흡수제로 칭할 수 있다. 상기 흡수되는 산성 가스는 상기 농축 아민 대체 물질상에 축적된다.
상기 흡수제는 산성 가스를 흡수한 후, 산성 가스가 제거되거나 감소됨에 따라서, 정제한 기체혼합물은 흡수 유닛에서 방출된다. 사용자의 목적에 의해, 방출된 정제를 거친 기체혼합물은 수집되거나 또는 폐기된다.
상기 흡수제는 산성 가스를 흡수한 후, 상기 흡수 유닛의 내용물은 분리 유닛에 제공되어, 잔여 흡수제에서 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상으로 분리된다. 상기 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상은 상기 흡수 유닛의 내용물을 상기 분리 유닛에 제공하기 전, 제공과 동시에 또는 제공 후에 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상이 완전히 형성된 후에, 흡수 유닛의 내용물을 분리 유닛에 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상이 완전히 형성되기 전에, 흡수 유닛의 내용물을 분리 유닛에 제공한다.
현재 공개된 기술에서, 본 영역의 당업자들에게 알려진 바와 같이, 상기 분리는 상 분리 방법에 의해 완성될 수 있다. 예를 들면, 농축 아민상은 상의 밀도에 의해 분리되며, 또 예를 들면 분리 드럼에 의해 분리된다. 상기 농축 아민상은 상의 기타 특징에 의해 분리되며, 예를 들면 상기 농축 아민상과 잔여 흡수제는 투과성이 각각 다른 막에 의해 분리된다. 더 나아가, 상기 농축 아민상은 분산상의 연합을 어시스트하는 초음파 장치에 의해 분리된다.
본 발명의 분리 절차는, 당업자들에게 알려진 바와 같이, 대부분 액상들의 분리에 적용되는 일종 또는 여러 유형의 상 세틀러스(phase settlers) 또는 상 분리 유닛을 활용하여 완성된다. 일부를 예를 들면, 간단한 세틀러스(simple settlers), 여과기, 원심분리, 막, 초음파 장치 등이다.
분리 후에, 잔여 흡수제는 주로 용제를 포함한다. 또한 잔여 흡수제는 농도가 초기농도보다 낮은 아민 또는 아민 대체 물질이 포함된다. 또한, 잔여 흡수제는 소량의 흡수되는 산성 가스도 포함된다. 분리를 거친 후, 재활용을 위해 잔여 흡수제는 순환되어 흡수 유닛에 회수된다.
상기 분리된 농축 아민상 또는 농축 아민 대체 물질상은 재생 유닛에 제공되며, 여기서 상기 농축 아민상은 처리되어 아민과 산성 가스를 생성하거나 또는 재생한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 재생 프로세스는 본 영역의 당업자들에게 알려진 재생 방법에 의하여 완성된다. 바람직한 재생 방법은 열분해법, 탈기법, 증기폭기(steam stripping)법, 진공법, 증류법, 막 컨트랙터(membrane contractor)를 통해 처리하는 방법, 증발법(pervaporization), 차압처리법, 마이크로파법 및 그 방법의 조합이 포함되며, 실시되는 범위는 이에 국한하지 않는다. 현재 공개된 기술을 참조하여, 본 영역의 당업자들은 재생 프로세스에서 기타 재생 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 사용자의 목적에 의해 재생된 산성 가스는 수집되거나 또는 폐기된다. 재활용을 위해 상기 재생된 아민 또는 아민 대체 물질은 순환되어 흡수 유닛에 회수된다.
본 발명의 실시예에서, 펌프를 이용해 상기 흡수제의 내용물들은 한 유닛에서 다른 유닛으로 옮긴다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 흡수제의 내용물들은 중력에 의해 적어도 몇 개 유닛사이에서 옮기게 된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡수제의 내용물들은 중력에 의해 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 분리된 농축 아민상은 중력에 의해 분리 유닛으로부터 재생 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 모두 중력에 의해, 상기 흡수제의 내용물들은 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동되고, 분리된 농축 아민상은 분리 유닛으로부터 재생 유닛으로 하향 이동된다.
총적으로, 본 발명은 산성 가스가 포함된 기체혼합물의 탈산 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템은 전술된 바와 같이 흡수 유닛, 분리 유닛과 재생 유닛으로 구성된다.
본 발명의 실시예에서, 분리 유닛의 포지션은 흡수 유닛보다 낮아서, 상기 흡수제의 내용물들은 중력에 의해 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 재생 유닛의 포지션은 분리 유닛보다 낮아서, 분리된 농축 아민상은 중력에 의해 분리 유닛으로부터 재생 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 흡수 유닛, 분리 유닛과 재생 유닛은 동일한 탑에 배치되고, 분리 유닛의 포지션은 흡수 유닛보다 낮으며, 재생 유닛의 포지션은 분리 유닛보다 낮아서, 개스-리치 흡수제는 중력에 의해 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동되며, 분리된 농축 아민상은 중력에 의해 분리 유닛으로부터 재생 유닛으로 하향 이동된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탈산 프로세스는 기체혼합물에서 불순한 산성 가스의 제거에 사용되고, 더욱이 탈산 프로세스에서 불순한 산성 가스는 향상된 효율로 제거된다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 탈산 프로세스는 향산된 효율로 기체혼합물에서 이익되는 산성 가스를 수집한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 일면에서, 용제는 흡수제에서 산성 가스의 흡수율을 향상시키는 역할을 한다. 산성 가스가 흡수제에서 흡수되는 비율은 산성 가스가 아민에 직접 흡수되는 것보다 더 높다.
본 발명의 일면에 따르면, 흡수제의 일부, 즉 농축 아민상은 재생이 필요하기 때문에, 재생 프로세스에 소요되는 에너지는 감소된다. 또한 잔여 흡수제는 재활용을 위해 흡수 유닛에서 즉시 순환된다.
본 발명의 또 다른 면에 따르면, 2 개 혹은 다수의 유닛이 동일한 탑에 배치되고, 펌프를 대체하여 각종 성분(components)들은 중력에 의해 몇 개 유닛사이에서 움직이기 때문에, 탈산프로세스에 소요되는 에너지는 더 감소할 수 있다. 동일한 탑에서 여러 개 유닛의 활용은 현실화될 수 있으며, 이는 재생에 필요되는 농축 아민상의 사이즈가 작기 때문이다. 종래의 액-기 분리 프로세스에서, 재생에 필요되는 개스-리치 흡수제의 용적은 본 발명의 실시예의 농축 아민상보다 현저히 크다. 그러므로 종래의 방법에서, 흡수 유닛과 재생 유닛을 포함하는 단일한 탑은 너무 높아서 활용이 어렵다.
도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 것이며, 제거되기 위한 산성 가스를 포함한 기체혼합물(1)과 흡수제(3)를 흡수 유닛(10)에 제공한다. 기체혼합물(1)과 흡수제(3)는 흡수 유닛(10)에서 서로 접촉된다. 산성 가스는 흡수 유닛(10)에서 흡수제(3)에 흡수된 후, 순화된 기체혼합물(2)은 흡수 유닛(10)에서 방출된다. 잔여 흡수제(4)에서 농축 아민상(6)을 분리하기 위하여, 개스-리치 흡수제(5)는 (예를 들면 중력침강기 탱크에 의해) 분리 유닛(20)으로 전송된다. 분리 후에, 잔여 흡수제(4)는 대부분 또는 전체의 용제 성분으로 구성되고, 아민과 흡수된 산성 가스도 조금 있거나 또는 아예 없으며, 별도 처리 또는 처리 없이 재활용을 위해 순환되어 흡수 유닛에 회수된다. 상기 분리된 농축 아민상(6)은 화학적인 변형이 있거나 또는 화학적인 변형이 없이, 대부분 또는 전체의 아민과 흡수된 산성 가스를 포함한다. 또한, 용제의 일종 또는 다종의 성분들은 재생에 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분리된 농축 아민상(6)은 재생 유닛(30)에 제공되고, 여기서 농축 아민상(6)은 처리가 되어, 나머지 농축 아민상에서 흡수된 산성 가스(12)를 분리하며, 나머지 농축 아민상은 개스-리인상(gas-lean phase)(14)이다. 흡수된 산성 가스(12)는 더 처리가 되는데, 나머지(16)에서 산성 가스(18)를 분리하고, 나머지는 산성 가스가 흡수되는 동안 과/또는 흡수된 산성 가스가 옮겨지는 동안에, 산성 가스와 반응하는 일종 또는 여러 종의 용제의 성분과 아민으로 구성된다. 분리된 산성 가스(18)는 사용자의 목적에 의해 폐기되거나 수집된다. 나머지(16)는 재생이 되어 개스-리인상(14)의 일부가 된다. 상기 개스-리인상(14)은 재생된 아민과 일종 또는 여러 종의 용제 성분으로 구성되고, 별도 처리 또는 처리없이 재활용을 위해 순환되어 흡수 유닛(10)에 회수된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분리 유닛(20)의 잔여 흡수제(4)와 재생 유닛(30)의 개스-리인상(14)은 혼합기(40)에서 서로 혼합된다. 생성된 흡수제(3)는 재활용을 위해 순환되어 흡수 유닛(10)에 회수된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 잔여 흡수제(4)와 개스-리인상(14)은 서로 초기 혼합됨이 없이 순환되어 흡수 유닛(10)에 회수된다.
현재 공개된 기술을 참조하여, 당업자들은 흡수제(3)의 성분이 순환되어 회수되는 것 외에, 흡수제(3)의 일종 또는 여러 종의 추가 성분을 첨가하여, 탈산 프로세스에서 손실된 일종 또는 여러 종의 성분을 보충한다(미도시).
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 이 프로세스에서, 흡수 유닛(10), 분리 유닛(20)과 재생 유닛(30)은 동일한 탑(100)에 조합된다. 개스-리치 흡수제는 중력에 의해 흡수 유닛(10)으로부터 분리 유닛(20)으로 하향 이동되어, 농축 아민상과 잔여 흡수제(4)를 분리한다. 분리된 후, 상기 농축 아민상은 중력에 의해 재생 유닛(30)으로 하향 이동되며, 여기서 재생된 산성 가스(18)와 개스-리인상(14)이 생성된다. 잔여 흡수제(4)와 개스-리인상(14)은 혼합기(40)로 하향 이동되고, 혼합기(40)에서 혼합되어 흡수제(3)를 생성한다. 흡수제(3)는 펌프를 사용해 흡수 유닛(10)에 회수되며, 여기서 기체혼합물(1)과 접촉되어, 또 하나의 순환이 시작된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 잔여 흡수제(4)와 개스-리인상(14)은 초기 혼합됨이 없이 펌프로, 재활용을 위해 흡수 유닛(10)에 회수된다.
또한, 흡수제(3)의 성분이 순환되어 회수되는 것 외에, 흡수제(3)의 일종 또는 여러 종의 추가 성분을 첨가하여, 탈산 프로세스에서 손실된 일종 또는 여러 종의 성분을 보충할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 흡수 유닛(10)에서 재생 유닛(30)으로 액체를 옮기는데, 펌프 에너지가 소요되지 않기 때문에, 에너지를 절약할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 흡수 유닛은 현존하는 발전소의 굴뚝(stacks) 또는 기타 유형의 설비를 이용하여 개조되거나 또는 전환된 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 흡수 유닛, 분리 유닛과 재생 유닛을 포함한 단일한 탑도 상기 굴뚝으로 개조되거나 또는 전환된 것이다.
이하, 실시예는 본 발명의 기술방안에 대해 더욱 상세히 설명한 것이며, 이는 본 발명의 사용 범위를 국한하지 않는다.
실시예 1
흡수제는 용적비가 20%인 아민(모노에탄올 아민)(MEA)과 용적비가 80%인 용제(이소옥탄올)로 구성된다. 교반 셀 흡수 유닛(stirring cell absorption unit)에서 25∼45℃ 및 1 atm의 조건하에, 상기 흡수제는 산성 가스를 포함한(이산화탄소, CO2) 기체혼합물과 접촉된다. 상기 흡수제에서 MEA는 자발적으로 농축 아민상으로 농축되며, 상기 농축 아민상은 MEA, MEA과 CO2의 반응물로 구성된다.
흡수된 후, 상기 흡수제는 중력에 의해 잔여 흡수제로부터 농축 아민상을 분리한다. 분리를 거친 후, 대부분 이소옥탄올과 약간의 MEA 및 흡수된 CO2를 포함한 잔여 흡수제는 재활용을 위해 순환되어 흡수 유닛에 회수된다. 상기 농축 아민상에서 전부의 MEA(화학적인 변형이 없는 MEA, MEA과 CO2의 반응물이 포함됨)의 농도는, 용적비가 대략 70%이다.
상기 분리된 농축 아민상은 재생기(regenerator)에 전송되어, 농축 아민상을 가열하는 방법에 의하여, 재생된 MEA와 CO2를 생성한다. 상기 재생된 MEA는 잔여 흡수제와 혼합된다. 혼합물은 순환되어 교반 셀 흡수 유닛에 회수되며, 이로써 순환이 완성된다.
상기 재생 프로세스에서 방출된 CO2를 수집한다.
실시예 2
본 실시예는 탄산염 수용액에 의해 CO2를 흡수한다.
흡수제는 탄산염 수용액으로 구성된다. 교반 셀 흡수 유닛에서 50℃ 및 1 atm의 조건하에, 상기 흡수제는 산성 가스를 포함한(이산화탄소, CO2) 기체혼합물과 접촉된다.
흡수 과정에서, 수용액 중의 카보네이트는 CO2와 반응되어 중탄산염이 생성된다. 흡수를 거친 후, 상기 흡수제는 25℃로 냉각되고, 중탄산염은 결정체로 된다. 상기 흡수제에서 중탄산염 고체상이 분리되고, 재생 섹션으로 전송되며, 중탄산염 고체상을 가열하는 방법을 통해 재생된 카보네이트와 CO2를 생성한다. 재생된 카보네이트는 수용액에 용해되고, 순환되어 교반 셀 흡수 유닛에 회수되며, 이로써 순환이 완성된다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않으며, 본 발명의 기술적사상과 범위에서 이탈되지 않는 한 본 발명에 관련된 여러 변형 및 개량형태는 모두 보호 범위 내에 포함된다.

Claims (22)

  1. 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법에 있어서,
    기체혼합물은 흡수 유닛의 흡수제와 접촉하고, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해된 아민을 포함하는 단계;
    상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 아민상(concentrated-amine phase)이 형성되고, 상기 농축 아민상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 아민상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 아민과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 아민은 아민 또는 화학변형(chemical modification)을 갖는 아민으로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되는 단계;
    상기 농축 아민상을 잔여 흡수제에서 분리시키는 단계;
    상기 잔여 흡수제를 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;
    상기 농축 아민상을 재생 유닛에 제공하여, 산성 가스와 농축 아민을 생성시키는 단계; 및
    재생된 농축 아민을 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 이산화유황(SO2), 삼산화황(SO3), 황화수소(H2S), 황화카르본(COS), 이황화탄소(CS2),메르캅탄(RSH), 산화질소（NO), 이산화질소(NO2), 플루오르화물, 염산(HCl), 불화수소(HF) 및 그 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 아민은 모노에탄올 아민, 다이에탄놀아민, 트리에탄올아민, 에탄올라민, 이소프로판올아민, 에틸렌아민, 알킬 알칸올아민, 메틸다이에탄올아민, 피페리딘, 디부틸아민, 디이소프로필아민 및 그 조합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    하나 또는 다수의 성분으로 구성되는 상기 용제는 아민, 아미노산, 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트(acid phosphites), 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트(acid phosphates), 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트(diborates), 사중붕산염, 펜타보레이트(pentaborates), 알코올, 글리콜, 알칸, 에테르, 에스테르, 알데히드, 케톤, 글리콜에테르, 알칼렌 카보네이트, 디알킬카보네이트, 술포란, 이온성 액체, 중합체(polymers), 유기실리콘 용제(organosilicon solvents), 유기불소 용제(organofluorous solvents), 물, 일종 또는 다종의 염 수용액에서 선택되며, 상기 염은 알칼리염, 암모늄염, 알칸올 아민염 또는 알칼리 토금속 염 및 그 파생물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 용제는 C8-C12의 알코올, 데카메칠테트라실록산(decamethyl-tetrasiloxane) 또는 데카메칠테트라실옥신(decamethyltetrasiloxine) 이 포함되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 흡수제는 적어도 일종의 아민이 포함되고, 상기 아민은 모노에탄올 아민, 다이에탄놀아민, 피페리딘, 디부틸아민 또는 디이소프로필아민, 트리에탄올아민, 에탄올라민, 이소프로판올아민, 에틸렌아민, 알킬 알칸올아민 및 메틸다이에탄올아민에서 선택되며, 또한 상기 아민은 용제에 용해되며, 상기 용제는 C8-C12의 알코올, 글리콜, 글리콜에테르, 데카메칠테트라실록산 및 데카메칠테트라실옥신에서 적어도 일종이 포함되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 흡수 유닛은 흡수장치, 막 접촉기 및 기액 접촉을 제공하는 임의의 장치인 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 아민에 단독으로 흡수되는 산성 가스의 흡수율과 비교하여, 상기 용제는 흡수제에 흡수되는 산성 가스의 흡수율을 높인 것을 특징으로 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 개스-리치(gas-rich) 흡수제로 형성된 후, 상기 개스-리치 흡수제는 중력에 의해 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 농축 아민상의 분리 단계 후에, 상기 농축 아민상은 중력에 의해 분리 유닛으로부터 재생 유닛으로 하향 이동되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    재생 방법이 포함되며, 상기 재생 방법은 열분해법, 탈기법, 증기폭기(steam stripping)법, 진공법, 증류법, 막 컨트랙터(membrane contractor)를 통해 처리하는 방법, 증발법(pervaporization), 차압처리법, 마이크로파법 및 그 방법의 조합에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  12. 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 흡수 유닛이 포함되고, 상기 흡수 유닛에서 기체혼합물은 흡수제와 접촉되며, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해된 아민을 포함하며, 상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 아민상이 형성되며, 상기 농축 아민상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 아민상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 아민과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 아민은 아민 또는 화학변형을 갖는 아민으로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되며;
    분리 유닛이 더 포함되며, 상기 분리 유닛은 상기 농축 아민상을 잔여 흡수제에서 분리시키며;
    재생 유닛이 더 포함되며, 상기 재생 유닛은 상기 농축 아민상의 재생에 사용되어, 산성 가스와 농축 아민을 생성하는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 분리 유닛은 상기 흡수 유닛보다 낮게 설치되고, 상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 개스-리치 흡수제로 형성된 후, 상기 개스-리치 흡수제는 중력에 의해 흡수 유닛으로부터 분리 유닛으로 하향 이동되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 흡수 유닛, 상기 분리 유닛과 상기 재생 유닛은 동일한 탑에 배치되고, 상기 동일한 탑에서, 상기 분리 유닛의 포지션은 상기 흡수 유닛보다 낮으며, 상기 재생 유닛의 포지션은 상기 분리 유닛보다 낮아서, 상기 흡수제는 산성 가스를 흡수한 후, 상기 개스-리치 흡수제는 중력에 의해 상기 흡수 유닛으로부터 상기 분리 유닛으로 하향 이동 되며, 상기 분리 절차 후에 상기 농축 아민상은 중력에 의해 상기 분리 유닛으로부터 상기 재생 유닛으로 하향 이동되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 동일한 탑은 현존하는 발전소 또는 기타 유형의 설비에서 굴뚝(stack)을 개조하거나 전환한 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 흡수 유닛은 현존하는 발전소 또는 기타 유형의 설비에서 스택(stack)을 개조하거나 전환한 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 재생 유닛은 상기 분리 유닛보다 낮게 설치되고, 분리 절차 후에 상기 농축 아민상은 중력에 의해 상기 분리 유닛으로부터 상기 재생 유닛으로 하향 이동되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  18. 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법에 있어서,
    기체혼합물은 흡수 유닛의 흡수제와 접촉되고, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해되는 대체물질(agent)이 포함되며, 상기 대체물질은 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 조합물에서 선택되는 단계;
    상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 물질상(concentrated-agent phase)이 형성되고, 상기 농축 물질상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 물질상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 물질과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 물질은 대체물질(agent) 또는 화학변형을 갖는 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되는 단계;
    상기 농축 물질상을 잔여 흡수제에서 분리시키는 단계;
    상기 잔여 흡수제를 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;
    상기 농축 물질상을 재생 유닛에 제공하여, 산성 가스와 농축 물질을 생성시키는 단계; 및
    재생된 농축 물질을 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 용제는 아민, 아미노산, 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이, 사중붕산염 , 펜타보레이트, 물, 알코올 , 글리콜, 알칸, 에테르, 에스테르, 알데히드, 케톤, 글리콜에테르, 알칼렌 카보네이트, 디알킬카보네이트, 술포란, 이온성 액체, 중합체, 유기실리콘 용제, 유기불소 용제, 일종 또는 다종의 염 수용액에서 선택되며, 상기 염은 알칼리염, 암모늄염, 알칸올 아민염, 알칼리 토금속 염, 인산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 카보네이트, 중탄산염, 붕산염, 메타붕산염, 디보레이, 사중붕산염, 펜타보레이트에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
  20. 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 흡수 유닛이 포함되고, 상기 흡수 유닛에서 기체혼합물은 흡수제와 접촉되며, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해되는 대체물질(agent)이 포함되며, 상기 대체물질은 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 조합물에서 선택되며;
    상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 물질상이 형성되고, 상기 농축 물질상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 물질상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 물질과 흡수되는 산성 가스를 포함하며,
    상기 농축 물질은 대체물질(agent) 또는 화학변형을 갖는 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되며;
    분리 유닛이 더 포함되며, 상기 분리 유닛은 상기 농축 물질상을 잔여 흡수제에서 분리시키며;
    재생 유닛이 더 포함되며, 상기 재생 유닛은 상기 농축 물질상의 재생에 사용되어, 산성 가스와 농축 물질을 생성하는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 용제는 물, 일종 또는 다종의 염이 포함된 수용액으로 구성되며, 상기 염은 알칼리염, 암모늄염, 알칸올 아민염, 알칼리 토금속 염, 인산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 카보네이트, 중탄산염, 붕산염, 메타붕산염, 디보레이, 사중붕산염, 펜타보레이트에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 시스템.
  22. 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법에 있어서,
    기체혼합물은 흡수 유닛의 흡수제와 접촉되고, 상기 흡수제는 초기농도로 용제에 용해되는 흡수성 혼합물(absorbing mixture)이 포함되며, 상기 흡수성 혼합물은 적어도 일종의 아민과 적어도 일종의 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 대체물질은 아미노산염, 아미드, 알칼리염, 알칼리 토금속 염, 암모늄염, 요소, 알칼리금속 인산염, 탄산염, 붕산염, 애시드 파스파이트, 아인산염, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스포네이트, 애시드 파스페이트, 피로아인산염, 중탄산염, 메타붕산염, 디보레이트, 사중붕산염 , 펜타보레이트 및 그 조합물에서 선택되는 단계;
    상기 흡수제는 산성 가스를 흡수하여 농축 흡수성 혼합물상(concentrated-absorbing mixture phase)이 형성되고, 상기 농축 흡수성 혼합물상은 잔여 흡수제에서 기계적으로 분리되며, 상기 농축 흡수성 혼합물상은 농도가 초기농도보다 높은 농축 흡수성 혼합물과 흡수되는 산성 가스를 포함하며, 상기 농축 흡수성 혼합물은 적어도 일종의 아민 또는 적어도 일종의 화학변형을 갖는 아민, 적어도 일종의 대체물질(agent) 또는 적어도 일종의 화학변형을 갖는 대체물질(agent)로 구성되며, 상기 흡수되는 산성 가스는 산성 가스 또는 화학변형을 갖는 산성 가스로 구성되는 단계;
    상기 농축 흡수성 혼합물상을 잔여 흡수제에서 분리시키는 단계;
    상기 잔여 흡수제를 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;
    상기 농축 흡수성 혼합물상을 재생 유닛에 제공하여, 산성 가스와 농축 흡수성 혼합물을 생성시키는 단계; 및
    재생된 농축 흡수성 혼합물을 순환하여 흡수 유닛에 회수시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성 가스가 포함되는 기체혼합물을 탈산하는 방법.
KR1020117028398A 2009-04-28 2010-04-08 산성 가스의 분리에 사용되는 자기 농축 흡수제 KR101354998B1 (ko)

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