KR101359991B1 - Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof - Google Patents

Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101359991B1
KR101359991B1 KR1020110120856A KR20110120856A KR101359991B1 KR 101359991 B1 KR101359991 B1 KR 101359991B1 KR 1020110120856 A KR1020110120856 A KR 1020110120856A KR 20110120856 A KR20110120856 A KR 20110120856A KR 101359991 B1 KR101359991 B1 KR 101359991B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tower
carbon dioxide
ammonia
absorption
absorption tower
Prior art date
Application number
KR1020110120856A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130055214A (en
Inventor
김제영
이창훈
한건우
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020110120856A priority Critical patent/KR101359991B1/en
Publication of KR20130055214A publication Critical patent/KR20130055214A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101359991B1 publication Critical patent/KR101359991B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치 및 회수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소 함유 배가스로부터 암모니아수로 이산화탄소를 흡수하고, 상기 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 배출된 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 재생탑, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나로부터 배출되는 암모니아를 세정수를 공급하여 세정하는 세정부 및 상기 세정부로부터 배출되는 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 농축하기 위한 농축탑을 포함하고, 상기 흡수탑은 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 방출하기 위하여 흡수탑 순환 쿨러를 구비하며, 상기 재생탑은 농축탑에서 농축된 암모니아를 기상으로 공급하기 위한 배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치 및 상기 농축탑에서 농축시킨 고농도 암모니아 가스를 흡수탑 및 재생탑에서 암모니아의 농도를 유지하기 위하여 가스 형태로 상기 재생탑의 하부 또는 중부로 공급하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide recovery apparatus and a recovery method using ammonia water, and more particularly, an absorption tower for absorbing carbon dioxide into ammonia water from carbon dioxide-containing exhaust gas, and discharge the ammonia water absorbed by the carbon dioxide, the ammonia water discharged from the absorption tower It is included as a unitary structure on top of at least one of the regeneration tower, the absorption tower and the regeneration tower to collect the carbon dioxide in the gas phase by heating the supply, and to wash the ammonia discharged from at least one of the absorption tower and the regeneration tower by supplying the washing water And a concentration tower for removing and condensing ammonia contained in the cleaning liquid discharged from the cleaning unit, wherein the absorption tower is configured to absorb absorption heat generated when absorbing carbon dioxide from the exhaust gas. Is provided, the regeneration tower A carbon dioxide recovery apparatus and a high concentration ammonia gas concentrated in the concentration tower in the form of a gas in order to maintain the concentration of ammonia in the absorption tower and the regeneration tower. It relates to a carbon dioxide recovery method characterized in that the supply to the lower or central portion of the regeneration tower.

Description

암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치 및 회수방법{Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof}Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method

본 발명은 흡수법에 의해 배가스에 포함된 이산화탄소를 제거하기 위한 것으로, 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다.
The present invention is to remove carbon dioxide contained in the exhaust gas by the absorption method, and relates to a carbon dioxide recovery apparatus and a recovery method using ammonia water.

일반적으로 배가스에 포함되어 있는 이산화탄소를 분리 및 제거하기 위하여 사용하는 방법으로 흡착법, 흡수법, 막분리법 등이 적용되고 있다.
In general, adsorption, absorption, membrane separation, and the like are used as a method for separating and removing carbon dioxide contained in exhaust gas.

여기서, 흡수법의 경우, 배가스에 포함되어 있는 이산화탄소를 분리 및 제거하기 위하여 이산화탄소 흡수액을 사용한다. 이와 같이 흡수법을 이용하여 배가스에 포함되어 있는 이산화탄소의 분리시 사용되는 이산화탄소 흡수액은 통상 아민계 화합물로 이루어지는 흡수액이 통용되고 있다.
Here, in the absorption method, a carbon dioxide absorption liquid is used to separate and remove carbon dioxide contained in the exhaust gas. Thus, the absorption liquid which consists of an amine compound is commonly used for the carbon dioxide absorption liquid used at the time of the separation of the carbon dioxide contained in exhaust gas using the absorption method.

그러나 배가스에서 이산화탄소 분리시 사용되는 흡수액으로 아민계 화합물을 사용할 경우, 아민계 화합물이 고가이기 때문에 전체적인 비용이 증가하고, 아민계 화합물에 의하여 배가스에서 이산화탄소를 흡수 및 분리하기 위한 기계장치가 부식되어 유지 보수가 필요하다는 문제점이 있었다.
However, when the amine compound is used as the absorbent used to separate carbon dioxide from the flue gas, the overall cost increases because the amine compound is expensive, and the mechanism for absorbing and separating carbon dioxide from the flue gas remains corroded by the amine compound. There was a problem that maintenance was required.

한편, 최근 들어 배가스로부터 이산화탄소를 흡수 및 제거하기 위하여 암모니아수가 주목을 받고 있는데, 이는 암모니아수의 비용이 아민계 화합물에 비하여 상대적으로 저렴하고, 배가스에서 이산화탄소를 흡수 및 분리하기 위한 기계장치의 부식 문제를 감소시키기 때문이다.
On the other hand, ammonia water has recently attracted attention for absorbing and removing carbon dioxide from flue gas, which is relatively inexpensive compared to amine compounds, and has a problem of corrosion of machinery for absorbing and separating carbon dioxide from flue gas. Because it decreases.

따라서 암모니아수를 이용하여 배가스에서 이산화탄소를 흡수 및 제거할 경우, 전체적인 장치의 규모를 감소시키고, 에너지 사용량을 감소시킬 수 있는 등의 장점을 가지고 있다.
Therefore, when absorbing and removing carbon dioxide from the flue gas using ammonia water, it has the advantage of reducing the size of the overall device, energy consumption can be reduced.

이렇게 암모니아수를 이용하여 이산화탄소를 흡수 및 제거하는 방법에 대하여 Bai와 Yeh가 연구 논문 (Ind.Eng.Chem.Res.1997, 36권 2490쪽)을 발표하였으며, 또한 Resnik 등도 Aquar Ammonia Process라는 암모니아 이산화탄소 흡수공정을 발표하였다(Int.J.of Env.Technology & Management,4권,1호).
Bai and Yeh published a research paper (Ind.Eng.Chem.Res.1997, 36, 2490) on how to absorb and remove carbon dioxide using ammonia water, and Resnik et al. Also absorbed ammonia carbon dioxide called Aquar Ammonia Process. The process was announced (Int. J. of Env. Technology & Management, Vol. 4, No. 1).

한편, 대한민국 등록특허 제10-0703999호에서 5-15wt%의 암모니아수 용액을 20~40℃로 제1 흡수탑의 상부로 공급하고, 제1 흡수탑의 하부로 이산화탄소가 함유된 혼합가스를 도입하여 혼합가스에 함유된 이산화탄소를 암모니아수에 흡수시키고, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수를 탈거탑으로 보내어 70~88℃로 가열하여 이산화탄소를 탈거시키며, 이산화탄소가 탈거된 암모니아수를 열교환기로 냉각하여 다시 제1 흡수탑으로 재순화시키면서 탈거된 이산화탄소를 제3 흡수탑으로 보내어 이산화탄소에 함유된 미량의 암모니아를 물로 제거함으로써 이산화탄소를 흡수하는 공정이 제시되어 있다. 그러나 이렇게 암모니아수를 이용하여 이산화탄소를 흡수하는 공정은 기존에 발표된 논문(Int.J.of Thermodynamics, vol.7, pp.173-181)에서 제시한 공정과 유사하며, 상기 등록특허는 흡수탑과 재생탑에서 배출되는 암모니아를 제거하기 위하여 별도의 세정탑을 각각 설치하여 암모니아가 단순히 기체상으로 배출되는 문제는 해결하고 있으나, 암모니아가 이산화탄소와 일부 반응하여 온도가 낮은 경우, 암모니아 염에 의해 배관이 폐쇄되는 문제점이 있었다.
Meanwhile, in Korean Patent No. 10-0703999, 5-15 wt% of ammonia water solution is supplied to the upper portion of the first absorption tower at 20 to 40 ° C., and a mixed gas containing carbon dioxide is introduced into the lower portion of the first absorption tower. The carbon dioxide contained in the mixed gas is absorbed into the ammonia water, and the carbon dioxide-containing ammonia water absorbed by the carbon dioxide is sent to the stripping column and heated to 70 to 88 ° C. to remove the carbon dioxide. The process of absorbing carbon dioxide by sending the removed carbon dioxide to the third absorption tower while recycling to the tower to remove the trace amount of ammonia contained in the carbon dioxide with water is proposed. However, this process of absorbing carbon dioxide using ammonia water is similar to the process presented in the previously published paper (Int. J. of Thermodynamics, vol. 7, pp. 173-181). In order to remove ammonia from the regeneration tower, a separate washing tower is installed to solve the problem of ammonia simply being discharged to the gas phase.However, if ammonia reacts with carbon dioxide and the temperature is low, the pipe may There was a problem closing.

그리고, 흡수탑과 재생탑의 암모니아 가스를 회수하기 위하여 사용되는 물에는 다량의 암모니아가 함유되며, 이를 다시 암모니아 농축탑에서 암모니아를 농축하게 되나, 농축된 암모니아가 재생탑의 하부로 주입되어 재생탑에서 암모니아 농도를 균일하게 유지하기 어려운 문제점이 있으며, 재생탑의 상부에 암모니아를 포집한 물이 유입되도록 하여 재생탑에서 재비(reboiling)시킨 경우, 많은 에너지가 공급되어야 하는 문제점이 있었다.
In addition, a large amount of ammonia is contained in the water used to recover the ammonia gas from the absorption tower and the regeneration tower, and the ammonia is concentrated in the ammonia concentration tower, but the concentrated ammonia is injected into the lower part of the regeneration tower. There is a problem in that it is difficult to maintain a uniform concentration of ammonia, and when reboiling from the regeneration tower by introducing the water collected in the ammonia to the top of the regeneration tower, there was a problem that a lot of energy must be supplied.

또한, 암모니아수를 이용하여 배가스에서 이산화탄소를 흡수 및 제거할 경우, 이산화탄소의 흡수에 따른 흡수열로 인해 흡수탑 내부의 온도가 상승하며, 온도 상승 시 암모니아수 내에 함유된 암모니아는 흡수액에서의 이산화탄소를 포집하기 전에 휘발 현상에 의해 배가스와 함께 배출되는 양이 많아져 흡수탑의 외부로 배출되는 양이 증가함으로써 흡수탑 내부의 흡수 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
In addition, when the carbon dioxide is absorbed and removed from the exhaust gas using ammonia water, the temperature inside the absorption tower increases due to the heat of absorption due to the absorption of carbon dioxide, and when the temperature rises, the ammonia contained in the ammonia water collects the carbon dioxide from the absorption liquid. Previously, due to the volatilization phenomenon, the amount of discharged together with the exhaust gas increases, thereby increasing the amount of the discharged to the outside of the absorption tower, thereby lowering the absorption efficiency inside the absorption tower.

한편, 농축탑에서 응축기를 통해 암모니아를 응축시켜 용액으로 공급하는 경우 농축탑 응축기에 의해 소모되는 재비기의 에너지양이 증가하고 암모니아 염에 의해 가스 배관이 막히는 문제점이 있었다. 또한, 전체적으로 일정한 암모니아 농도를 유지하기 위해 흡수탑 및 재생탑에서 휘발되어 배출된 암모니아를 보충해야 하는 문제점이 있었다.
On the other hand, when condensing ammonia through the condenser in the condenser to supply a solution, the amount of energy of the reboiler consumed by the condenser condenser increases and there is a problem that the gas pipe is blocked by the ammonia salt. In addition, in order to maintain a constant ammonia concentration as a whole, there was a problem in that the ammonia discharged from the absorption tower and the regeneration tower must be replenished.

본 발명은, 종래에 비해 에너지 소모가 적고, 경제 효율이 우수한, 암모니아수를 흡수액으로 이용하는 이산화탄소 회수장치 및 회수방법을 제공하고자 한다.
The present invention aims to provide a carbon dioxide recovery apparatus and a recovery method using ammonia water as an absorbent liquid, which has less energy consumption and excellent economic efficiency than the prior art.

본 발명의 제1태양은, 이산화탄소 회수장치를 제공한다. 상기 이산화탄소 회수장치는 이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수를 흡수액으로 이용하여 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수장치로서, 이산화탄소 함유 배가스로부터 암모니아수로 이산화탄소를 흡수하고, 상기 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 배출된 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 재생탑, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나로부터 배출되는 암모니아를 세정수를 공급하여 세정하는 세정부 및 상기 세정부로부터 배출되는 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 농축하기 위한 농축탑을 포함하고, 상기 흡수탑은 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 방출하기 위하여 흡수탑 순환 쿨러를 구비하며, 상기 재생탑은 농축탑에서 농축된 암모니아를 기상으로 공급하기 위한 배관을 구비함으로써 구현될 수 있다.
A first aspect of the present invention provides a carbon dioxide recovery apparatus. The carbon dioxide recovery apparatus is a carbon dioxide recovery apparatus for recovering carbon dioxide by using ammonia water from the exhaust gas containing carbon dioxide as an absorption liquid, an absorption tower for absorbing carbon dioxide into ammonia water from the carbon dioxide-containing exhaust gas, and discharge the ammonia water absorbed by the carbon dioxide, The ammonia discharged from the absorption tower is heated to include at least one of a regeneration tower, the absorption tower, and the regeneration tower, which collects carbon dioxide in a gaseous phase by heating the ammonia water. And a concentrating tower for removing and condensing ammonia contained in the washing liquid discharged from the washing unit by supplying and washing the washing water, wherein the absorption tower emits the heat of absorption generated when the carbon dioxide is absorbed from the exhaust gas. To do By the absorption tower circulation cooler, the regeneration tower may be implemented by having a pipe for supplying the ammonia concentrated in the concentration tower in the gas phase.

본 발명의 제2태양은, 이산화탄소 회수방법을 제공한다. 상기 이산화탄소 회수방법은 이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수로 이루어지는 흡수액을 이용하여 이산화탄소를 회수하는 방법으로서, (a)이산화탄소 함유 배가스를 흡수탑 하부에 공급하고, 암모니아수 용액을 흡수탑에 공급하여 상기 배가스에 함유된 이산화탄소를 흡수시키는 단계, (b)상기 흡수탑으로부터 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하여 재생탑으로 공급하고, 상기 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 단계, (c)상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되는 세정부에서 암모니아수로부터 휘발되는 암모니아를 세정수로 세정하는 단계 및 (d)상기 세정부로부터 배출되는 세정액을 농축탑에 공급하여 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 농축시키는 단계를 포함하며, 상기 (d)단계의 농축탑에서 농축시킨 고농도 암모니아 가스를 흡수탑 및 재생탑에서 암모니아의 일정 농도를 유지하기 위하여 가스 형태로 상기 (b)단계의 재생탑 하부 또는 중부로 공급함으로써 구현될 수 있다.
A second aspect of the present invention provides a method for recovering carbon dioxide. The method of recovering carbon dioxide is a method of recovering carbon dioxide from an exhaust gas containing carbon dioxide by using an absorption liquid consisting of ammonia water, and (a) supplying carbon dioxide exhaust gas to the lower part of the absorption tower, and supplying ammonia water solution to the absorption tower to the exhaust gas. Absorbing carbon dioxide contained therein; (b) discharging ammonia water absorbed by carbon dioxide from the absorption tower and supplying it to a regeneration tower; and heating the ammonia water to collect carbon dioxide in the gas phase, (c) the absorption tower and regeneration. Washing the ammonia volatilized from the ammonia water with the washing water in a washing unit having an integrated structure on at least one of the towers; and (d) supplying the washing liquid discharged from the washing unit to the concentration tower to obtain ammonia contained in the washing liquid. Removing and concentrating, wherein (d In order to maintain a constant concentration of ammonia in the absorption tower and the regeneration tower, the concentrated ammonia gas concentrated in the concentration tower of step) may be implemented by supplying the gas to the bottom or the middle of the regeneration tower of step (b).

본 발명의 일 태양에 따른 이산화탄소 회수장치 및 회수방법은, 이산화탄소의 흡수 효율을 향상시키고 암모니아 염으로 인한 배관의 막힘 현상을 방지하며, 이산화탄소의 회수 과정에서 소요되는 에너지 양을 현저하게 감소시킴과 동시에 경제 효율이 우수한 효과가 있다.
The carbon dioxide recovery apparatus and recovery method according to an aspect of the present invention improves the absorption efficiency of carbon dioxide, prevents the blockage of the pipe due to the ammonia salt, and significantly reduces the amount of energy required in the carbon dioxide recovery process. Economic efficiency is excellent.

도 1은 실시예의 이산화탄소 회수장치를 도식적으로 표현한 도면이다.1 is a diagram schematically showing a carbon dioxide recovery apparatus of the embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이산화탄소 회수장치 및 회수방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
Hereinafter, a carbon dioxide recovery apparatus and a recovery method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.

본 발명자들은 이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수를 흡수액으로 이용하여 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수장치에 있어서, 에너지 사용량을 절감하는 방안에 대한 연구를 거듭한 결과, 종래의 농축탑에서 응축기를 제거하고 농축탑 상부의 암모니아를 기상으로 공급하는 경우, 암모니아를 포집한 세정수를 재사용할 때 사용하는 농축탑의 스팀사용량을 절감할 수 있음을 알아내었다.
The inventors of the present invention have repeatedly studied how to reduce the energy consumption in the carbon dioxide recovery apparatus for recovering carbon dioxide by using ammonia water as an absorption liquid from the exhaust gas containing carbon dioxide, removing the condenser from the conventional concentration tower and concentrated tower When the upper ammonia is supplied to the gas phase, it was found that the steam consumption of the concentration tower used when reusing the ammonia-collected washing water can be reduced.

이러한 연구 결과를 바탕으로 본 발명자들은 농축탑에서 응축기를 제거함으로써 암모니아 염으로 인한 배관의 막힘 현상을 방지하고, 농축탑 및 재생탑에 공급되는 에너지량이 절감되는 본 발명을 완성하였다.
Based on the results of the research, the present inventors completed the present invention by preventing the blockage of the pipe due to the ammonia salt by removing the condenser from the concentration tower and reducing the amount of energy supplied to the concentration tower and the regeneration tower.

본 발명의 제1태양에 의한 이산화탄소 회수장치는, 이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수를 흡수액으로 이용하여 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수장치로서, 이산화탄소 함유 배가스로부터 암모니아수로 이산화탄소를 흡수하고, 상기 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 배출된 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 재생탑, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나로부터 배출되는 암모니아를 세정수를 공급하여 세정하는 세정부 및 상기 세정부로부터 배출되는 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 농축하기 위한 농축탑을 포함하고, 상기 흡수탑은 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 방출하기 위하여 흡수탑 순환 쿨러를 구비하며, 상기 재생탑은 농축탑에서 농축된 암모니아를 기상으로 공급하기 위한 배관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
The carbon dioxide recovery apparatus according to the first aspect of the present invention is a carbon dioxide recovery apparatus for recovering carbon dioxide from an exhaust gas containing carbon dioxide as an absorption liquid, and absorbs carbon dioxide from the carbon dioxide-containing exhaust gas into ammonia water and absorbs the carbon dioxide. An absorption tower for discharging ammonia water, a regeneration tower that collects carbon dioxide in the gas phase by heating the ammonia water discharged from the absorption tower, and is included in an integrated structure on at least one of the absorption tower and the regeneration tower. And a washing unit for supplying and washing the ammonia discharged from at least one of the washing water, and a concentrating tower for removing and condensing ammonia contained in the washing liquid discharged from the washing unit, wherein the absorption tower absorbs carbon dioxide from the exhaust gas. That occurs when An absorption tower circulating cooler is provided to discharge the heat of the water, and the regeneration tower is provided with a pipe for supplying the ammonia concentrated in the concentration tower to the gas phase.

본 발명의 상기 이산화탄소 회수장치에 있어서, 상기 흡수탑은 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 방출하기 위하여 흡수탑 순환 쿨러와 방열부를 일체로 구비하는 것을 특징으로 한다.
In the carbon dioxide recovery apparatus of the present invention, the absorption tower is characterized in that the absorption tower circulating cooler and the heat dissipation unit are integrally provided to release the absorption heat generated when the carbon dioxide is absorbed from the exhaust gas.

본 발명의 상기 이산화탄소 회수장치에 있어서, 상기 농축탑에서 암모니아가 제거된 폐수를 흡수탑 및 재생탑의 적어도 하나의 상부에 포함되는 세정부의 세정액으로 제공하기 위하여 상기 농축탑의 하부에 세정액 탱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
In the carbon dioxide recovery apparatus of the present invention, a washing liquid tank is provided in the lower portion of the concentration tower in order to provide the waste water from which the ammonia has been removed from the concentration tower as a cleaning liquid included in at least one of the absorption tower and the regeneration tower. It is characterized in that it further comprises.

도 1은 본 발명에 의한 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
1 is a schematic view showing a carbon dioxide recovery apparatus using ammonia water according to the present invention.

도시된 것처럼, 본 발명의 제1태양에 의한 이산화탄소 회수장치는 흡수탑(101), 재생탑(201) 및 농축탑(301)을 포함하는 구성을 갖는다.
As shown, the carbon dioxide recovery apparatus according to the first aspect of the present invention has a configuration including an absorption tower 101, a regeneration tower 201 and a concentration tower 301.

또한, 본 발명의 제1태양에 의한 이산화탄소 회수장치는 농축탑 하부 배출 세정액 탱크(80) 및 이들을 상호 연결하는 다수개의 배관을 갖는다.
In addition, the carbon dioxide recovery apparatus according to the first aspect of the present invention has a concentration tower bottom discharge cleaning liquid tank 80 and a plurality of pipes interconnecting them.

상기 흡수탑(101)은 외부에서 공급되는 배가스를 유입 및 배출하기 위한 것으로, 배가스(1)를 유입시키고 암모니아수를 흡수액으로 공급하여 배가스로부터 이산화탄소를 흡수한 암모니아수를 재생탑(201)으로 배출하고, 흡수탑(101)의 상부에는 배가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위해 흡수액으로 공급된 암모니아수의 높은 휘발성으로 인해 흡수탑 내부에서 탈거되어 흡수탑 상부로 배출되는 암모니아 가스를 세정액(6)를 공급하여 세정하는 세정부(102)가 일체형 구조로 포함된다.
The absorption tower 101 is for introducing and discharging the exhaust gas supplied from the outside, and discharges the ammonia water absorbing carbon dioxide from the exhaust gas to the regeneration tower 201 by introducing the exhaust gas 1 and supplying the ammonia water to the absorption liquid. In the upper part of the absorption tower 101, the ammonia gas removed from the absorption tower due to the high volatility of the ammonia water supplied to the absorption liquid to remove carbon dioxide from the exhaust gas is supplied to the cleaning liquid 6 to clean the ammonia gas. The government 102 is included in an integrated structure.

이때, 상기 세정부(102)에는 암모니아수 세정을 위한 세정액(6)이 공급된다. 여기서, 상기 세정액(6)은 물로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 배가스에 접촉하여 배가스에 함유된 암모니아를 흡수 및 제거하기 용이하다면 상기 세정액(6)이 기타 다양하게 이루어지는 것도 가능하다.
At this time, the washing unit 102 is supplied with a washing liquid 6 for washing ammonia water. Here, the cleaning liquid 6 is preferably made of water, but the cleaning liquid 6 may be variously formed as long as it is easy to absorb and remove ammonia contained in the exhaust gas by contacting the exhaust gas.

한편, 상기 흡수탑(101)으로 유입 및 공급되는 흡수액은 암모니아수로 이루어지며, 상기 흡수탑(101)으로 유입 및 공급되는 흡수액의 온도는 20℃ 내지 50℃일 수 있다.
Meanwhile, the absorbent liquid introduced into and supplied to the absorption tower 101 may be made of ammonia water, and the temperature of the absorbent liquid introduced and supplied to the absorption tower 101 may be 20 ° C. to 50 ° C.

여기서, 상기 흡수탑(101)의 내부에 구비되는 흡수부의 갯수는 가변가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.
Here, the number of absorbing portions provided in the absorption tower 101 is preferably made variable.

이렇게 세정액에 의하여 이산화탄소가 제거된 배가스에 함유된 암모니아가 제거되며, 이산화탄소 및 암모니아가 제거된 배가스(2)는 상기 세정부(102)의 상부를 통하여 외부로 배출된다.
In this way, the ammonia contained in the exhaust gas from which carbon dioxide has been removed by the cleaning liquid is removed, and the exhaust gas 2 from which carbon dioxide and ammonia has been removed is discharged to the outside through the upper portion of the cleaning unit 102.

상기한 바와 같이, 상기 흡수탑(101) 내의 상부에 세정부(102)를 일체로 설치함으로써 배가스에 함유된 암모니아를 제거하기 위하여 별도의 장치를 설치할 필요없이 배가스에 함유된 암모니아를 보다 용이하게 제거할 수 있다.
As described above, by installing the washing unit 102 integrally in the upper portion of the absorption tower 101, it is easier to remove the ammonia contained in the exhaust gas without having to install a separate device to remove the ammonia contained in the exhaust gas. can do.

여기서, 상기 흡수탑에는 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 회수하여 흡수액의 온도를 감소시키기 위하여 흡수탑 순환 쿨러가 구비될 수 있다.
Here, the absorption tower may be equipped with an absorption tower circulation cooler to recover the heat of absorption generated when absorbing carbon dioxide from the exhaust gas to reduce the temperature of the absorption liquid.

한편, 상기 흡수액에서 발생되는 열을 회수하여 흡수액의 흡수 효율을 향상시키기 위하여 흡수탑 순환 쿨러와 일체로 방열부가 구비될 수 있다.
In order to improve the absorption efficiency of the absorption liquid by recovering heat generated in the absorption liquid, a heat dissipation unit may be provided integrally with the absorption tower circulation cooler.

이렇게 상기 방열부를 통하여 흡수액에서 발생되는 열을 회수할 수 있으며, 상기 흡수탑 순환 쿨러에 의하여 흡수액의 온도를 소정온도로 감소시킴으로써 흡수액의 흡수 효율을 상승시킬 수 있다.
The heat generated in the absorbent liquid may be recovered through the heat radiating unit, and the absorption efficiency of the absorbent liquid may be increased by reducing the temperature of the absorbent liquid to a predetermined temperature by the absorption tower circulation cooler.

또한, 상기 방열부와 흡수탑 순환 쿨러는 다수개를 구비하여 흡수액의 온도를 감소시키도록 이루어지는 것도 가능하다.
In addition, the heat dissipation unit and the absorption tower circulating cooler may be provided to reduce the temperature of the absorption liquid by providing a plurality.

상기한 바와 같은 구조 및 형태에 의하여 상기 흡수탑(101)으로 유입된 후 외부로 배출 및 토출되는 배가스는 상기 세정부(102)에 공급되는 세정액에 의하여 다량 함유된 암모니아가 제거 및 정화되며, 상기 세정부(102)를 통하여 정화된 배가스(2)는 세정부 상부를 통하여 배출된다.
The exhaust gas flowing into the absorption tower 101 and discharged and discharged to the outside by the structure and form as described above is removed and purified by ammonia contained in a large amount by the cleaning liquid supplied to the cleaning unit 102. The exhaust gas 2 purified through the washing unit 102 is discharged through the upper portion of the washing unit.

상기 재생탑(201)은 상기 흡수탑(101)에서 배가스로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액에서 이산화탄소를 탈거 및 제거하여 상기 흡수액(3)을 재생 및 재활용하기 위한 것으로, 재생탑의 상부에는 흡수액에서 탈거 및 제거된 이산화탄소에 포함되어 있는 미량의 암모니아를 흡수 및 제거하여 세정액을 통해 세정하기 위한 세정부(202)가 일체로 포함되어 있다.
The regeneration tower 201 is to regenerate and recycle the absorbent liquid 3 by removing and removing carbon dioxide from the absorbent liquid absorbing carbon dioxide from the exhaust gas in the absorption tower 101. The cleaning unit 202 for absorbing and removing a small amount of ammonia contained in the removed carbon dioxide and cleaning through the cleaning liquid is integrally included.

이때, 상기 흡수액에서 이산화탄소를 탈거 및 제거시 상기 재생탑(201)의 탈거 온도는 흡수액의 농도에 따라 가변되나, 80℃ 내지 90℃ 범위로 이루어질 수 있다.
At this time, the stripping temperature of the regeneration tower 201 when removing and removing the carbon dioxide from the absorbent liquid is variable depending on the concentration of the absorbent liquid, it may be made in the range of 80 ℃ to 90 ℃.

여기서, 상기 재생탑의 일측에 재생탑 재비기(50)가 연결되며, 상기 재생탑 재비기(50)에 의하여 흡수탑(101)에서 재생탑(201)으로 유입된 흡수액에서 이산화탄소를 탈거 및 제거한다.
Here, the regeneration tower reboiler 50 is connected to one side of the regeneration tower, and carbon dioxide is removed and removed from the absorption liquid introduced from the absorption tower 101 to the regeneration tower 201 by the regeneration tower reboiler 50. do.

한편, 상기 재생탑 상부에 위치한 세정부(202)에서 세정액(7)에 의하여 이산화탄소가 흡수된 흡수액에 포함된 암모니아를 제거하고, 암모니아가 제거된 이산화탄소 가스(4)는 최종적으로 재생탑 상부로 배출된다.
Meanwhile, the ammonia included in the absorption liquid absorbed by the cleaning liquid 7 is removed from the cleaning unit 202 located above the regeneration tower, and the carbon dioxide gas 4 from which the ammonia has been removed is finally discharged to the upper part of the regeneration tower. do.

여기서, 상기 흡수탑(101)과 재생탑(201)의 일측 소정위치에 흡수탑 흡수액과 재생탑 재생액의 열교환기(70)가 구비된다.
Here, the heat exchanger 70 of the absorption tower absorption liquid and the regeneration tower regeneration liquid is provided at one side of the absorption tower 101 and the regeneration tower 201.

상기 농축탑(301)에는 상기 흡수탑 세정액(8)과 재생탑 세정액(9)이 세정액 탱크(40)로 유입된 후 혼합된 혼합액(10)이 농축탑으로 유입되어 암모니아를 농축한다. 이때, 농축된 암모니아는 흡수액으로 재사용되고, 폐수는 세정액으로 재사용된다.
In the concentration tower 301, the absorption tower cleaning liquid 8 and the regeneration tower cleaning liquid 9 flow into the cleaning liquid tank 40, and then the mixed mixture 10 flows into the concentration tower to concentrate ammonia. At this time, the concentrated ammonia is reused as the absorbent liquid and the wastewater is reused as the washing liquid.

이를 위하여 상기 농축탑(301) 하부 일측에 농축탑 재비기(60) 및 농축탑 하부 배출 세정액 탱크(80)이 구비된다.
To this end, a concentrated tower reboiler 60 and a concentrated tower bottom discharge cleaning tank 80 are provided at one side of the concentrated tower 301.

여기서, 세정액 탱크를 거쳐 상기 암모니아 농축탑(301)으로 공급되는 흡수탑 상부의 세정액과 재생탑 상부의 세정액의 혼합액은 농축탑 재비기(60)로 순환되어 세정액에 함유된 암모니아가 회수되고, 상기 암모니아 농축탑(301)에서 암모니아가 포집된 후 발생되는 폐수(11)는 농축탑 하부 배출 세정액 탱크(80)를 거쳐 다시 흡수탑의 세정부(102)와 재생탑의 세정부(202)로 유입되어 세정액으로 재사용된다.
Here, the mixed liquid of the cleaning liquid in the upper part of the absorption tower supplied to the ammonia concentrating tower 301 via the cleaning liquid tank and the cleaning liquid in the upper part of the regeneration tower is circulated to the condenser tower reboiler 60 to recover the ammonia contained in the cleaning liquid. Wastewater 11 generated after the ammonia is collected in the ammonia concentration tower 301 passes through the concentration tower bottom discharge cleaning tank 80 and flows back into the cleaning section 102 of the absorption tower and the cleaning section 202 of the regeneration tower. And reused as a cleaning liquid.

이때, 상기 농축탑 재비기에는 스팀 등을 사용하여 에너지를 공급한다. 농축탑 재비기의 온도는 암모니아 탈거와 함께 수분을 일부 증발시켜야 하므로 100℃ 내지 105℃ 범위로 유지될 수 있다.
At this time, the concentrated tower reboiler is supplied with energy using steam or the like. The temperature of the concentrate tower reboiler may be maintained in the range of 100 ° C. to 105 ° C. since some of the moisture must be evaporated with the ammonia stripping.

한편, 상기 흡수탑 및 재생탑의 세정액으로부터 회수된 암모니아는 에너지를 공급하여 농축탑에서 고농도 기체 상태로 만든 후 농축탑 상부에서 암모니아 가스(12) 형태로 재생탑의 중부 또는 하부로 주입되어 재생된다. 이때 재생탑의 하부 또는 중부로 주입되는 암모니아 가스의 온도는 농축탑 상부의 온도와 동일한 수준으로 유지된다.
On the other hand, the ammonia recovered from the cleaning liquid of the absorption tower and the regeneration tower is supplied to the high concentration gas in the concentration tower by supplying energy and injected into the middle or lower portion of the regeneration tower in the form of ammonia gas 12 from the top of the concentration tower. . At this time, the temperature of the ammonia gas injected into the bottom or the middle of the regeneration tower is maintained at the same level as the temperature of the top of the concentration tower.

이하, 본 발명의 제2태양에 의한 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수방법을 설명한다.
Hereinafter, a carbon dioxide recovery method using ammonia water according to the second aspect of the present invention.

본 발명의 제2태양에 의하면, 이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수로 이루어지는 흡수액을 이용하여 이산화탄소를 회수하는 방법으로서, (a)이산화탄소 함유 배가스를 흡수탑 하부에 공급하고, 암모니아수 용액을 흡수탑에 공급하여 상기 배가스에 함유된 이산화탄소를 흡수시키는 단계, (b)상기 흡수탑으로부터 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하여 재생탑으로 공급하고, 상기 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 단계, (c)상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되는 세정부에서 암모니아수로부터 휘발되는 암모니아를 세정수로 세정하는 단계 및 (d)상기 세정부로부터 배출되는 세정액을 농축탑에 공급하여 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 농축시키는 단계를 포함하며, 상기 (d)단계의 농축탑에서 농축시킨 고농도 암모니아 가스를 흡수탑 및 재생탑에서 암모니아의 일정 농도를 유지하기 위하여 가스 형태로 상기 (b)단계의 재생탑 하부 또는 중부로 공급하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수방법을 제공한다.
According to the second aspect of the present invention, a method for recovering carbon dioxide from an exhaust gas containing carbon dioxide by using an absorbent liquid composed of ammonia water, comprising: (a) supplying a carbon dioxide exhaust gas to the lower portion of the absorption tower, and supplying an aqueous ammonia solution to the absorption tower. Absorbing carbon dioxide contained in the exhaust gas, (b) discharging ammonia water absorbed by carbon dioxide from the absorption tower and supplying it to a regeneration tower, and heating the ammonia water to collect carbon dioxide in a gaseous phase, (c) the Washing the ammonia volatilized from the ammonia water with the washing water in a washing unit having an integrated structure on at least one of the absorption tower and the regeneration tower; and (d) supplying the washing liquid discharged from the washing unit to the concentration tower to the washing liquid. Removing the concentrated ammonia and concentrating, wherein (d Method for recovering carbon dioxide, characterized in that the high concentration of ammonia gas concentrated in the concentration tower of step a) is supplied in the form of gas to the bottom or the middle of the regeneration tower of step (b) in order to maintain a constant concentration of ammonia in the absorption tower and regeneration tower. To provide.

본 발명의 상기 이산화탄소 회수방법에 있어서, 상기 (d)단계의 농축탑 하부에서 발생되는 폐수의 일부 또는 전부는 상기 (c)단계의 세정부에서 세정액으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
In the method for recovering carbon dioxide of the present invention, part or all of the wastewater generated from the concentration tower in the step (d) is used as a washing liquid in the washing part of the step (c).

본 발명의 상기 이산화탄소 회수방법에 있어서, 상기 (d)단계의 농축탑에서 농축시킨 고농도 암모니아 가스를 흡수액으로 재사용하기 위하여 상기 (b)단계의 재생탑으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
In the method of recovering carbon dioxide of the present invention, the concentrated ammonia gas concentrated in the concentration tower of step (d) is supplied to the regeneration tower of step (b) for reuse as an absorption liquid.

먼저, 상기 흡수탑(101)에 배가스가 유입시키고, 암모니아수를 흡수액으로 공급하여 유입된 배가스를 흡수액에 접촉시켜, 상기 배가스에 함유된 이산화탄소가 흡수액에 흡수 및 제거된다.
First, the exhaust gas flows into the absorption tower 101, the ammonia water is supplied as the absorption liquid, and the introduced exhaust gas is brought into contact with the absorption liquid, so that the carbon dioxide contained in the exhaust gas is absorbed and removed from the absorption liquid.

여기서, 배가스에 함유된 이산화탄소를 흡수 및 제거하기 위한 흡수액에서 발생되는 발생열이 방열부 및 이와 연결된 흡수탑 순환 쿨러를 통하여 방열된다.Here, the heat generated from the absorption liquid for absorbing and removing the carbon dioxide contained in the exhaust gas is radiated through the heat radiating portion and the absorption tower circulation cooler connected thereto.

상기한 바와 같이, 상기 흡수탑(101)에 구비되는 방열부가 흡수액에서 발생되는 발생열을 방열하도록 이루어짐으로써 흡수탑(101) 내부의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 흡수 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
As described above, the heat dissipation part provided in the absorption tower 101 may be configured to radiate heat generated from the absorption liquid, thereby preventing the temperature inside the absorption tower 101 from rising, thereby reducing the absorption efficiency. Can be prevented.

한편, 상기 흡수액과 접촉하여 이산화탄소가 제거된 배가스 중에 함유된 암모니아는 세정부(102)의 세정액에 접촉되어 회수된다.
On the other hand, ammonia contained in the exhaust gas from which carbon dioxide is removed in contact with the absorbing liquid is recovered by contacting with the cleaning liquid of the cleaning unit 102.

상기한 바와 같이, 상기 흡수탑(101) 내부에서 흡수액과 세정액에 의하여 이산화탄소 및 암모니아가 흡수 및 제거된 배가스(2)는 흡수탑 세정부의 상부를 통하여 외부로 배출되고, 상기 배가스로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액은 재생탑(201)으로 공급된다.
As described above, the exhaust gas 2 in which carbon dioxide and ammonia are absorbed and removed by the absorption liquid and the cleaning liquid in the absorption tower 101 is discharged to the outside through the upper portion of the absorption tower cleaning unit, and absorbs carbon dioxide from the exhaust gas. One absorbent liquid is supplied to the regeneration tower 201.

이렇게 상기 재생탑(201)으로 공급되는 흡수액은 재생탑 내부에서 함유하고 있는 이산화탄소가 탈거 및 제거되고, 이산화탄소가 탈거 및 제거된 흡수액은 재생탑 재비기(50)를 순환하며, 상기 흡수액에서 탈거된 이산화탄소에 함유된 암모니아는 재생탑 상부 세정부(202)의 세정액에 접촉되어 회수된다.
In this way, the absorbent liquid supplied to the regeneration tower 201 is removed and removed from the carbon dioxide contained in the regeneration tower, and the absorbent liquid from which the carbon dioxide is removed and removed is circulated through the regeneration tower reboiler 50, The ammonia contained in the carbon dioxide is recovered by contacting the cleaning liquid of the upper part of the regeneration tower cleaning unit 202.

이때, 상기 세정부(202)에 유입되는 세정액이 이산화탄소에 접촉되어 이산화탄소에 함유되는 소량의 암모니아를 흡수한다.
At this time, the cleaning liquid flowing into the cleaning unit 202 is in contact with the carbon dioxide to absorb a small amount of ammonia contained in the carbon dioxide.

한편, 상기 농축탑에서 농축되고, 재생탑으로 공급된 고농도 암모니아 기체는 재생탑에서 재생되고, 재생된 암모니아수(5)는 흡수탑의 흡수액과 재생탑 재생액의 열교환기(70)를 통과한 후 흡수액으로 사용하기 위해 흡수탑(101)으로 공급된다.
Meanwhile, the concentrated ammonia gas concentrated in the concentration tower and supplied to the regeneration tower is regenerated in the regeneration tower, and the regenerated ammonia water 5 passes through the heat exchanger 70 of the absorption liquid of the absorption tower and the regeneration tower regeneration solution. It is supplied to the absorption tower 101 for use as an absorption liquid.

상기 세정부(202)의 세정액에 의해 암모니아가 흡수되어 정제된 이산화탄소(4)는 재생탑의 세정부 상부로 배출되어 회수되고, 상기 흡수탑(101)과 재생탑(201)의 세정부를 통하여 농축탑(301)으로 공급되는 흡수탑 및 재생탑의 세정액은 상기 농축탑(301)에 의해 암모니아가 회수되어 재사용된다.
The carbon dioxide 4 purified by the ammonia absorbed by the cleaning liquid of the cleaning unit 202 is discharged and recovered to the upper part of the cleaning unit, and is recovered through the cleaning unit of the absorption tower 101 and the regeneration tower 201. The cleaning liquid of the absorption tower and the regeneration tower supplied to the concentration tower 301 is recovered by ammonia and reused by the concentration tower 301.

여기서, 상기 농축탑(301)으로 공급되는 흡수탑 및 재생탑의 세정액은 농축탑 재비기(60)에 순환되어 흡수탑 및 재생탑의 세정액에 함유된 암모니아가 회수되고, 상기 농축탑(301)에서 암모니아가 포집된 후 발생되는 폐수는 다시 흡수탑과 재생탑의 세정부로 유입되어 세정액으로 재사용된다.
Here, the cleaning liquid of the absorption tower and the regeneration tower supplied to the concentration tower 301 is circulated through the concentration tower reboiler 60 to recover the ammonia contained in the cleaning liquid of the absorption tower and the regeneration tower, and the concentration tower 301 Wastewater generated after the ammonia is collected from the wastewater is introduced into the washing section of the absorption tower and the regeneration tower and reused as the cleaning liquid.

한편, 상기 세정액에서 회수된 암모니아는 고농도 암모니아 가스(12)로 배관을 통하여 기체 상태로 재생탑의 중부 또는 하부로 주입되어 재생된다.
On the other hand, the ammonia recovered from the cleaning liquid is injected into the middle or lower portion of the regeneration tower in a gaseous state through a pipe with a high concentration ammonia gas 12 is regenerated.

상기와 같은 본 발명의 제2태양에 의한 이산화탄소 회수방법을 이용하여 농축탑에서 응축기를 제거하고 암모니아를 기체 상태로 공급하여 재사용할 경우, 종래에 비해 에너지 소모량을 30% ~ 35% 까지 줄일 수 있다.
When the condenser is removed from the concentration tower using the carbon dioxide recovery method according to the second aspect of the present invention as described above, and ammonia is supplied in a gaseous state and reused, energy consumption may be reduced by 30% to 35% compared with the conventional method. .

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.

실시예Example

흡수탑(101)의 일측 하부에 전체 중량 대비 24%의 부피를 갖는 이산화탄소(CO2)를 함유한 혼합가스 1000Nm3/hr을 공급하고 7%의 암모니아수 11000Kg/hr를 흡수액으로 사용하여 이산화탄소를 흡수 및 제거하였다.
1000Nm3 / hr of mixed gas containing carbon dioxide (CO2) having a volume of 24% of the total weight is supplied to one lower portion of the absorption tower 101, and the carbon dioxide is absorbed and removed by using 11000Kg / hr of 7% aqueous ammonia. It was.

그 결과 흡수탑(101) 및 재생탑(201)에서 흡수탑 세정부(102)와 재생탑 세정부(202)를 작동하지 않았을 때의 배가스 중 암모니아의 농도는 0.6 ~ 1.6%의 범위로 농도가 높았으나, 흡수탑 세정부(102) 및 재생탑 세정부(202)에 각각 1600kg/hr와 600kg/hr의 세정수를 공급한 결과, 1 ~ 5 ppm의 암모니아가 포함되어 있으며, 흡수탑(101)에서의 이산화탄소 제거 효율은 90%이고, 재생탑 출구에서의 이산화탄소 농도는 98%였다. 이때 재생탑 재비기의 재생온도는 82℃였다.
As a result, the concentration of ammonia in the exhaust gas when the absorption tower cleaning unit 102 and the recovery tower cleaning unit 202 were not operated in the absorption tower 101 and the regeneration tower 201 ranged from 0.6 to 1.6%. Although it was high, as a result of supplying 1600 kg / hr and 600 kg / hr of washing water to the absorption tower cleaning unit 102 and the regeneration tower cleaning unit 202, respectively, 1 to 5 ppm of ammonia was included, and the absorption tower 101 CO2 removal efficiency at) was 90%, and the carbon dioxide concentration at the outlet of the regeneration tower was 98%. At this time, the regeneration temperature of the regeneration tower reboiler was 82 ℃.

또한, 농축탑은 102℃의 온도로 운전 하였다. 농축탑(301)에서 세정액에서 암모니아가 제거된 폐수 중의 암모니아 농도는 5ppm 정도였으며, 이를 전량 냉각하여 농축탑 하부 배출 세정액 탱크를 거쳐 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부의 세정수로 사용하였다.
In addition, the concentration tower was operated at a temperature of 102 ℃. The concentration of ammonia in the wastewater from which the ammonia was removed from the washing liquid in the concentration tower 301 was about 5 ppm.

상기 조건에서 재생탑 재비기(50) 및 농축탑의 재비기(60)에 1kg/cm2의 압력을 가지는 120℃의 스팀을 공급하였다. 그 결과 재생탑에 460kg/hr, 농축탑에 420kg/hr의 스팀이 소모되었다.
Under the above conditions, a steam of 120 ° C. having a pressure of 1 kg / cm 2 was supplied to the regeneration tower reboiler 50 and the reboiler 60 of the concentration tower. As a result, steam of 460 kg / hr in the regeneration tower and 420 kg / hr in the concentration tower were consumed.

비교예Comparative Example

실시예와 동일한 운전조건에서 농축탑에 응축단을 설치하여 농축탑 상부에서 암모니아 가스를 응축하여 이를 재생탑으로 공급하였다. 이 때, 재생탑 재비기의 재생온도는 83℃였고, 농축탑은 110℃의 온도로 운전되었다. 그 결과 재생탑 및 농축탑에서 각각 650Kg/hr의 스팀이 소모되었다.
Condensation stages were installed in the concentration tower under the same operating conditions as in the example to condense ammonia gas from the top of the concentration tower and supply it to the regeneration tower. At this time, the regeneration temperature of the regeneration tower reboiler was 83 ° C, the concentration tower was operated at a temperature of 110 ° C. As a result, steam of 650 kg / hr was consumed in the regeneration tower and the concentration tower, respectively.

상기 실시예 및 비교예에 따른 결과를 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the results according to the Examples and Comparative Examples.

구분division 재생탑의 스팀소모량Steam consumption of regeneration tower 농축탑의 스팀소모량Steam Consumption of Thickener 실시예Example 460 kg/hr460 kg / hr 420 kg/hr420 kg / hr 비교예Comparative Example 650 kg/hr650 kg / hr 650 kg/hr650 kg / hr

상기 표 1에 나타나는 바와 같이, 농축탑에서 응축기를 제거하고 암모니아를 기체 상태로 공급한 실시예에 따른 이산화탄소 회수방법에서의 스팀 소모량이 비교예에 따른 이산화탄소 회수방법에서의 스팀 소모량에 비해 30% ~ 35% 정도 절감되었음을 알 수 있다. 또한 농축탑 폐수를 전체 재활용 함으로 인해 세정수로 사용되는 물의 추가적인 사용량을 억제시킬 수 있다.
As shown in Table 1, the steam consumption in the carbon dioxide recovery method according to the embodiment in which the condenser was removed from the concentration tower and ammonia was supplied in the gas state was 30% to the steam consumption in the carbon dioxide recovery method according to the comparative example. It can be seen that 35% reduction. In addition, it is possible to reduce the additional amount of water used as the washing water by the total recycle of the concentrated tower waste water.

1 : 원료가스
2 : CO2가 제거된 가스(흡수탑 상부 배출)
3 : CO2를 흡수한 암모니아수
4 : CO2가스(재생탑에서 암모니아수로부터 분리된 CO2가스)
5 : 재생된 암모니아수
6 : 흡수탑 세정액
7 : 재생탑세정액
8 : 흡수탑세정액(암모니아수를 세정한 물)
9 : 재생탑세정액(암모니아수를 세정한 물)
10 : 암모니아를 용해하고 있는 세정액(8번과 9번의 혼합액)
11 : 농축탑에서 암모니아가 완전히 제거된 물
12 : 고농도 암모니아기체(농축탑상부에서 배출되는 암모니아가스)
101 : 흡수탑
102 : 흡수탑세정부
201 : 재생탑
202 : 재생탑 세정부
301 : 농축탑
40 : 세정액 탱크
50 : 재생탑 재비기
60 : 농축탑 재비기
70 : 흡수탑 흡수액과 재생탑 재생액의 열교환기
80 : 농축탑 하부 배출 세정액 탱크1: raw material gas
2: gas from which CO2 has been removed
3: ammonia water absorbed CO2
4: CO2 gas (CO2 gas separated from ammonia water in the regeneration tower)
5: recycled ammonia water
6: absorption tower cleaning liquid
7: regeneration tower cleaning liquid
8: Absorber tower cleaning liquid (water washed with ammonia water)
9: regeneration tower cleaning liquid (water washed with ammonia water)
10: washing liquid in which ammonia is dissolved (mixed solution of Nos. 8 and 9)
11: Water completely removed ammonia from the concentration tower
12: high concentration ammonia gas (ammonia gas emitted from the top of the concentration tower)
101: absorption tower
102: absorption tower
201: Regeneration Tower
202: regeneration tower cleaning unit
301: concentration tower
40: cleaning liquid tank
50: Recycling Tower
60: thickening tower reboiler
70: heat exchanger of absorption tower absorption liquid and regeneration tower regeneration liquid
80: concentration tower bottom discharge cleaning liquid tank

Claims (5)

이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수를 흡수액으로 이용하여 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수장치로서,
이산화탄소 함유 배가스로부터 암모니아수로 이산화탄소를 흡수하고, 상기 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하는 흡수탑;
상기 흡수탑으로부터 배출된 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 재생탑;
상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나로부터 배출되는 암모니아를 세정수를 공급하여 세정하는 세정부; 및
상기 세정부로부터 배출되는 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 암모니아 가스로 농축하고, 상기 농축된 암모니아 가스 전량을 재생탑으로 공급하는 농축탑을 포함하고,
상기 흡수탑은 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 방출하기 위하여 흡수탑 순환 쿨러를 구비하며, 상기 재생탑은 농축탑에서 농축된 암모니아 가스를 공급하기 위한 배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
A carbon dioxide recovery apparatus for recovering carbon dioxide by using ammonia water as an absorption liquid from a flue gas containing carbon dioxide,
An absorption tower that absorbs carbon dioxide from a carbon dioxide-containing exhaust gas into ammonia water and discharges the ammonia water absorbed by the carbon dioxide;
A regeneration tower that collects carbon dioxide in the gas phase by heating the ammonia water discharged from the absorption tower;
A washing unit included in an integrated structure on at least one of the absorption tower and the regeneration tower, and configured to supply and wash the ammonia discharged from at least one of the absorption tower and the regeneration tower by supplying washing water; And
A concentration tower for removing ammonia contained in the cleaning liquid discharged from the cleaning unit and concentrating with ammonia gas and supplying the entire concentrated ammonia gas to a regeneration tower;
The absorption tower includes an absorption tower circulation cooler for releasing absorption heat generated when absorbing carbon dioxide from exhaust gas, and the regeneration tower includes a pipe for supplying concentrated ammonia gas from the concentration tower. CO2 recovery device.
제1항에 있어서,
상기 흡수탑은 배가스로부터 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 방출하기 위하여 흡수탑 순환 쿨러와 방열부를 일체로 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
The method of claim 1,
The absorption tower is a carbon dioxide recovery apparatus characterized in that it comprises an absorption tower circulation cooler and a heat dissipation unit integrally to release the absorption heat generated when absorbing carbon dioxide from the exhaust gas.
제1항에 있어서,
상기 농축탑에서 암모니아가 제거된 폐수를 흡수탑 및 재생탑의 적어도 하나의 상부에 포함되는 세정부의 세정액으로 제공하기 위하여 상기 농축탑의 하부에 세정액 탱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
The method of claim 1,
Carbon dioxide recovery, characterized in that it further comprises a cleaning liquid tank in the lower portion of the concentration tower in order to provide the waste water from which the ammonia has been removed from the concentration tower as a cleaning liquid of the cleaning portion included in at least one of the absorption tower and the regeneration tower. Device.
이산화탄소가 함유된 배가스로부터 암모니아수로 이루어지는 흡수액을 이용하여 이산화탄소를 회수하는 방법으로서,
(a)이산화탄소 함유 배가스를 흡수탑 하부에 공급하고, 암모니아수를 흡수탑에 공급하여 상기 배가스에 함유된 이산화탄소를 흡수시키는 단계;
(b)상기 흡수탑으로부터 이산화탄소가 흡수된 암모니아수를 배출하여 재생탑으로 공급하고, 상기 암모니아수를 가열하여 이산화탄소를 기상으로 포집하는 단계;
(c)상기 흡수탑 및 재생탑 중 적어도 하나의 상부에 일체형 구조로 포함되는 세정부에서 암모니아수로부터 휘발되는 암모니아를 세정수로 세정하는 단계; 및
(d)상기 세정부로부터 배출되는 세정액을 농축탑에 공급하여 세정액에 함유된 암모니아를 탈거하여 암모니아 가스로 농축시키는 단계를 포함하며,
상기 (d)단계의 농축탑에서 농축시킨 암모니아 가스 전량을 흡수탑 및 재생탑에서 암모니아의 일정 농도를 유지하기 위하여 상기 (b)단계의 재생탑 하부 또는 중부로 공급하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수방법.
A method for recovering carbon dioxide from an off-gas containing carbon dioxide by using an absorption liquid composed of ammonia water,
(a) supplying carbon dioxide-containing exhaust gas to the lower portion of the absorption tower and supplying ammonia water to the absorption tower to absorb carbon dioxide contained in the exhaust gas;
(b) discharging the ammonia water absorbed by the carbon dioxide from the absorption tower and supplying it to the regeneration tower, and heating the ammonia water to collect carbon dioxide in the gas phase;
(c) washing the ammonia volatilized from the ammonia water with the washing water in a washing unit including an integral structure on at least one of the absorption tower and the regeneration tower; And
(d) supplying the washing liquid discharged from the washing unit to the concentration tower to remove the ammonia contained in the washing liquid and concentrating the ammonia gas,
Carbon dioxide recovery method characterized in that to supply the total amount of ammonia gas concentrated in the concentration tower of step (d) to the lower part or the central part of the regeneration tower of step (b) to maintain a constant concentration of ammonia in the absorption tower and regeneration tower. .
제4항에 있어서,
상기 (d)단계의 농축탑 하부에서 발생되는 폐수의 일부 또는 전부를 상기 (c)단계의 세정부에서 세정액으로 사용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수방법.5. The method of claim 4,
Part or all of the wastewater generated in the bottom of the concentration tower of step (d) is used as a cleaning liquid in the washing unit of step (c).
KR1020110120856A 2011-11-18 2011-11-18 Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof KR101359991B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110120856A KR101359991B1 (en) 2011-11-18 2011-11-18 Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110120856A KR101359991B1 (en) 2011-11-18 2011-11-18 Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130055214A KR20130055214A (en) 2013-05-28
KR101359991B1 true KR101359991B1 (en) 2014-02-12

Family

ID=48663762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110120856A KR101359991B1 (en) 2011-11-18 2011-11-18 Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101359991B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160070914A (en) * 2014-12-10 2016-06-21 재단법인 포항산업과학연구원 Method for absorbing carbon dixoxide from flue gas and apparatus for absorbing carbon dioxide using the same
KR20160118752A (en) * 2015-04-03 2016-10-12 고등기술연구원연구조합 Refinement System For Synthetic Gas and Refinement Method therefor

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101501650B1 (en) * 2013-05-30 2015-03-12 재단법인 포항산업과학연구원 Carbon dioxide capturing device reusing washing water using membrane filtration
KR102070162B1 (en) * 2013-07-04 2020-01-28 재단법인 포항산업과학연구원 Apparatus for absorbing carbon dioxide and method for absorbing carbon dioxide using thereof
KR102138662B1 (en) * 2013-12-17 2020-07-28 재단법인 포항산업과학연구원 Carbon dioxide recovering apparatus
JP7558149B2 (en) 2018-09-01 2024-09-30 ブルー プラネット システムズ コーポレーション Geomass-mediated carbon sequestration material production method and system for its implementation
CN117339356B (en) * 2023-11-20 2024-06-25 安徽申兰华色材股份有限公司 Copper phthalocyanine synthesis tail gas treatment method and system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090038623A (en) * 2007-10-16 2009-04-21 주식회사 포스코 Apparatus of recovering carbon dioxide from flue gas and the method thereof
KR20110054397A (en) * 2009-11-17 2011-05-25 주식회사 포스코 Apparatus of recovering carbon dioxide from flue gas and the method thereof
KR20110073163A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 한국전력공사 Apparatus and method of solvent scrubbing co2 capture system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090038623A (en) * 2007-10-16 2009-04-21 주식회사 포스코 Apparatus of recovering carbon dioxide from flue gas and the method thereof
KR20110054397A (en) * 2009-11-17 2011-05-25 주식회사 포스코 Apparatus of recovering carbon dioxide from flue gas and the method thereof
KR20110073163A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 한국전력공사 Apparatus and method of solvent scrubbing co2 capture system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160070914A (en) * 2014-12-10 2016-06-21 재단법인 포항산업과학연구원 Method for absorbing carbon dixoxide from flue gas and apparatus for absorbing carbon dioxide using the same
KR101656472B1 (en) 2014-12-10 2016-09-12 재단법인 포항산업과학연구원 Method for absorbing carbon dixoxide from flue gas and apparatus for absorbing carbon dioxide using the same
KR20160118752A (en) * 2015-04-03 2016-10-12 고등기술연구원연구조합 Refinement System For Synthetic Gas and Refinement Method therefor
KR101713606B1 (en) 2015-04-03 2017-03-08 고등기술연구원연구조합 Refinement System For Synthetic Gas and Refinement Method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130055214A (en) 2013-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101359991B1 (en) Apparatus for recovering carbon dioxide using aqueous ammonia and method thereof
US20080307968A1 (en) Apparatus and Method for Recovering Carbon Dioxide from Flue Gas Using Ammonia Water
CN101318651B (en) Apparatus and method for recovering carbon dioxide from flue gas using ammonia water
KR101518477B1 (en) Method and apparatus for capturing carbon dioxide in flue gas with activated sodium carbonate
KR101501650B1 (en) Carbon dioxide capturing device reusing washing water using membrane filtration
JP5859076B2 (en) Removal of non-volatiles from ammonia-based CO2 absorbing solution
KR101138188B1 (en) Apparatus of recovering carbon dioxide from flue gas and the method thereof
KR100791091B1 (en) Condensation-absorption hybrid tower for simultaneous water vapor condensing and ammonia scrubbing
KR100923557B1 (en) Apparatus of recovering carbon dioxide from flue gas and the method thereof
KR20160109392A (en) Carbon dioxide absorbing and removing system
CA2842981A1 (en) Heat recovery in absorption and desorption processes
KR20140042997A (en) Carbon dioxide capture process using steam condensate vapor recycle and system using the same
KR101899600B1 (en) Apparatus for treating carbon dioxide
KR20130010253A (en) Method of resource reuse of stripping system for acid gas capture
US8563296B2 (en) Processes and systems for discharging amine byproducts formed in an amine-based solvent
KR101670289B1 (en) Method and apparatus for absorbing carbon dioxide using solution for absorbing carbon dioxide containing calcium
CN106881003A (en) A kind of Br in the separation and recovery flue gas of after-burning zone2Method
CN102923896A (en) Deaminizing method and device for high-concentration ammonia-containing waste water
KR20140056502A (en) Method for preventing vaporization of absorbent in the co2 capture process
KR101854623B1 (en) Method for regenerating ammonium bicarbonate solution
KR102209400B1 (en) Device for purification of coke oven gas and method for purification of coke oven gas
JP2005213436A (en) Method for treating excess ammoniacal liquor
KR101630054B1 (en) System for collecting acid gas and method for collecting the same
CA2842982A1 (en) Heat recovery in absorption and desorption processes with reduced heat exchange surface
KR102398277B1 (en) Apparatus and method for purifying flue gas comprising acid gas

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190207

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200204

Year of fee payment: 7