KR101379954B1 - Carbon Dioxide Handling System and Method - Google Patents

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Abstract

이산화탄소 운영 시스템 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 저장탱크에 임시 저장된 이산화탄소를 이산화탄소 저장소까지 공급하기 위한 이산화탄소 주입라인, 상기 이산화탄소 주입라인에 설치된 가압펌프, 기화장치 및 가열장치 및 상기 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장소에 공급 시, 상기 이산화탄소 저장탱크의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 재활용하는 이산화탄소 재활용 수단을 포함한다.A carbon dioxide operating system and method are disclosed.
Carbon dioxide operating system according to an embodiment of the present invention is a carbon dioxide injection line for supplying the carbon dioxide temporarily stored in the carbon dioxide storage tank to the carbon dioxide storage, the pressure pump installed in the carbon dioxide injection line, vaporizer and heating device and the carbon dioxide to the carbon dioxide When supplying to the reservoir, and includes a carbon dioxide recycling means for recycling the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank to maintain a constant pressure of the carbon dioxide storage tank.

Description

이산화탄소 운영 시스템 및 방법{Carbon Dioxide Handling System and Method}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon dioxide handling system,

본 출원은 이산화탄소 운영에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 이산화탄소 저장소에 이산화탄소를 효율적으로 공급하기 위한 이산화탄소 운영 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to the operation of carbon dioxide, and more particularly to a carbon dioxide operating system and method for efficiently supplying carbon dioxide to a carbon dioxide storage.

최근 온난화의 주범으로 인식되고 있는 이산화탄소를 다량의 발생원에서 육상 포집되어 저장된 것을 해양 대수층, 해수 지층, 가스 및 원유 생산시 압력을 보상하는 가스 혹은 가스 및 원유 생산이 완료된 빈 공간에 저장하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. Recently, carbon dioxide, which is considered to be the main cause of warming, has been collected in a large number of sources and stored in the empty space where production of gas or gas and crude oil have been completed to compensate pressure in the marine aquifer, seawater stratum, .

액상 이산화탄소를 해당 지역까지 이송하기 위해 파이프 라인과 이산화탄소 수송선을 활용될 것으로 전망된다. 이 때 이산화탄소 수송선은 하나의 대안으로 인식되고 있다. Pipeline and CO2 transport lines are expected to be used to transport liquid carbon dioxide to the region. At this time, CO2 transport is recognized as an alternative.

종래의 이산화탄소의 운반은 소용량의 고압용기(15~30 bar)로 식용으로 사용하는 이산화탄소 운반선이 운용되고 있으며, 발생되는 증발가스의 양이 작아 대기 방출하였다. 그러나 1만 톤/회 이상의 대용량을 운송하는 대용량 운반선에서는 이를 대기 방출하는 것은 환경적인 문제뿐 만 아니라 경제적 측면에서도 불리하다. 따라서 대기방출 없이 운송하는 방법을 개발할 필요가 대두 되었다. Conventional carbon dioxide transportation is carried out by a small capacity high pressure vessel (15 ~ 30 bar), and the carbon dioxide carrier used for food is operated. However, in the case of large - capacity carriers carrying more than 10,000 tons per year, releasing them to the atmosphere is not only an environmental problem but also an economic disadvantage. Therefore, there has been a need to develop a method of transport without air release.

한편, 대용량으로 운송하기 위해 저장탱크의 설계 압력을 낮추는 것은 경제적 측면에서 유리하다. 수송선 측면에서 저장압력을 높게 하는 것은 압력 용기의 두께가 매우 커져서 구조적 안전성 및 안정성 문제점이 내재하고 있다. On the other hand, it is economically advantageous to lower the design pressure of the storage tank for large-capacity transportation. Increasing the storage pressure on the side of the conveying line has the problem of structural safety and stability due to the large thickness of the pressure vessel.

반면에, 대용량의 이산화탄소 운송은 증발가스 생성량 및 이산화탄소의 조성 측면에서는 불리하다. 따라서 어느 정도 비 응축성 가스의 조성에 관계없이 낮은 압력에서도 액상 저장이 가능한 기술이 필요하다.On the other hand, the transport of large amounts of carbon dioxide is disadvantageous in terms of the amount of vaporized gas and the composition of carbon dioxide. Therefore, there is a need for a technique capable of liquid storage at a low pressure regardless of the composition of the non-condensable gas to some extent.

종래기술 대한민국 특허출원 제10-2008-0127318호에 따르면, 이산화탄소 및 다른 화물을 동시에 선적할 수 있는 개념특허가 출원되었으나 구체적으로 선박 내에 설치된 이산화탄소의 운영 시스템 및 이에 따른 이산화탄소 운영 방법에 대해 나타나 있지 않다. According to Korean Patent Application No. 10-2008-0127318, a concept patent for the simultaneous shipping of carbon dioxide and other cargo has been filed, but the operating system of the carbon dioxide installed in the vessel and the method of operating the carbon dioxide are not shown in detail .

또한 이산화탄소를 운반선의 저장탱크 내에 특정 흡착제를 설치하여 기상 흡착하여 저장하여 운반하는 개념의 연구되고 있다. 대량 포집은 연속 공정이므로 액상 저장되거나 파이프라인 이송되어야 한다. 액상 저장시에는 선적시 불필요하게 다시 가열하여야 하며, 파이프라인의 경우에 선박에 선적하는 시간이 매우 길어지며, 이 때 발생된 미 흡착 이산화탄소를 재순환하기 위해서는 많은 비용이 드는 단점이 있다. 또한 일반적으로 상용 흡착제의 겉보기 밀도(Bulk Density)가 0.6~0.8 g/cm3사이에 존재하여 50,000 m3의 1/3만 차지하면 대략 12,500 ton을 항상 싣고 다니는 단점이 있다.In addition, carbon dioxide is being adsorbed by a specific adsorbent in a storage tank of a carrier and adsorbed, stored and transported. Bulk collection is a continuous process and must be stored in liquid or pipeline. In case of liquid storage, it is necessary to reheat unnecessarily at the time of shipment. In the case of pipeline, the time required for shipment to the vessel becomes very long, and there is a disadvantage that it is costly to recycle unadsorbed carbon dioxide generated at this time. In general, the bulk density of a commercial adsorbent is between 0.6 and 0.8 g / cm 3, and when it occupies 1/3 of 50,000 m 3, it always carries about 12,500 tons.

따라서 이산화탄소 수송선은 액상 수송하는 것이 일반적이다. 이송하는 이산화탄소를 액상으로 유지하기 위해서는 삼중점(-56.6 ℃에서 5.18 bar)이상을 유지하여야 하며, 초임계(31.1 ℃, 74.8 bar) 이하가 되어야 한다. 그러나 저장탱크 내로 열이 전달되거나, 탱크 내부에서 유체의 운동에너지 축적으로 상당한 양의 이산화탄소가 증발된다. 이를 경제적으로 처리하는 것은 매우 중요하다.Therefore, carbon dioxide transport is generally carried out in liquid phase. In order to keep the transferred carbon dioxide in liquid state, it should be maintained at more than triple point (5.16 bar at -56.6 ℃) and supercritical (31.1 ℃, 74.8 bar) or less. However, heat is transferred into the storage tank or a considerable amount of carbon dioxide is evaporated by the kinetic energy accumulation of the fluid inside the tank. It is very important to handle this economically.

현재 이산화탄소는 음료용으로 사용하기 위해 생산하고 있으며, 그 방법은 기상에서 고농도로 이산화탄소가 포함된 혼합가스를 전 처리하고, 이를 압축한 후 Knock-drum에서 물을 제거하며, 기상의 이산화탄소를 다시 압축한 후 암모니아-물을 활용한 흡수식 냉동기를 이용하여 2단 액화시켜 액상 이산화탄소를 생산한다. 생산된 액상 이산화탄소의 저장시 (-25 ℃근처 18~20 bar) 발생한 증발가스는 다시 압축기 전 공정으로 보내어 재 압축하고, 응축하는 순환공정으로 구성하여 생산하고 있다. Currently, carbon dioxide is produced for use in beverages. The method involves pretreatment of a gas mixture containing high-concentration carbon dioxide from the gas phase, compressing it, removing water from the knock-drum, After that, liquid phase carbon dioxide is produced by two stages of liquefaction using an absorption type refrigerator using ammonia-water. The evaporation gas generated during the storage of the produced liquid carbon dioxide (18 to 20 bar near -25 ℃) is recycled to the pre-compressor stage and recycled and condensed.

그러나 대용량 이산화탄소 운반선에서 저장압력이 낮은 경우, 이산화탄소의 삼중점 근처에서는 암모니아-물을 활용한 흡수식 냉동기를 활용하여 액화시켜 다시 저장 탱크로 보내기에는 공정이 복잡하고 운전비와 투자비가 크다는 단점이 있다. However, when the storage pressure is low in a large capacity carbon dioxide carrier, the process is complicated and the operation cost and the investment cost are large in the vicinity of the triple point of the carbon dioxide by using the absorption type refrigerator utilizing ammonia-water and liquefying it and then returning it to the storage tank.

특히, 저장압력이 낮은 경우에는 상대적으로 비 응축성 가스의 비가 증가하여 가압시 더 낮은 온도를 요구하며, 특히 이산화탄소의 삼중점 이하로 떨어지는 경우가 발생할 우려가 있어 운전적 측면에서 불리하다.Particularly, when the storage pressure is low, the ratio of the non-condensable gas is relatively increased, requiring a lower temperature at the time of pressurization. In particular, there is a risk of falling below the triple point of carbon dioxide, which is disadvantageous in terms of operation.

또한, 최근에는 전통적인 연소 후 포집(Post-Combustion) 외에도 연소 전 포집(Pre-Combustion)에 해당하는 석탄 가스화 복합발전 (IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)과 순 산소 연소(Oxy Fuel) 포집과 같은 방법으로 이산화탄소를 포집할 경우, 이산화탄소 내 비 응축 성 가스의 함량이 다량 함유되어 있다.In addition to the conventional post-combustion, it is also possible to use a method such as an Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) and Oxy Fuel Collection (Pre-Combustion) When carbon dioxide is captured, a large amount of non-condensable gas is contained in the carbon dioxide.

다음 표 1은 연소별 포집된 이산화탄소, 포집 후 처리 및 증발가스 조성에 관한 것이다.The following Table 1 shows the carbon dioxide collected after combustion, the post-collection treatment and the composition of the evaporation gas.

아래 표 1에서 포집후 처리 1은 비 응축가사를 일부 제거하고 재순환된 조성이고, 증발가스 2는 7 bar에서 상기 증발가스가 저장탱크 부피의 0.0015/day 정도 발생하는 조건이다.In Table 1 below, the post-collection treatment 1 is a recycled composition in which some non-condensed gas is removed, and the evaporation gas 2 is a condition in which the evaporation gas is generated at about 0.0015 / day of the storage tank volume at 7 bar.

성분ingredient Pre-combustion(IGCC) Pre-combustion (IGCC) Post-combustion Post-combustion Oxyfuel Oxyfuel 　 포집Capture 포집후
처리1 After collection
Processing 1 증발가스2 Evaporative gas 2 포집Capture 증발가스2 Evaporative gas 2 포집Capture 포집후처리1 After collection 1 증발가스2 Evaporative gas 2 CO2 CO 2 95.552 95.552 99.573 99.573 67.732 67.732 99.740 99.740 86.879 86.879 89.955 89.955 99.379 99.379 76.443 76.443 CH4 CH 4 0.020 0.020 0.002 0.002 0.059 0.059 0.010 0.010 0.280 0.280 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 N2 N 2 0.350 0.350 0.184 0.184 13.988 13.988 0.170 0.170 12.480 12.480 3.538 3.538 0.197 0.197 14.710 14.710 H2S H 2 S 1.000 1,000 0.105 0.105 0.063 0.063 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2+ C2 + 0.010 0.010 0.001 0.001 0.004 0.004 0.010 0.010 0.042 0.042 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CO CO 0.230 0.230 0.024 0.024 1.851 1.851 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 O2 O 2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.010 0.010 0.318 0.318 1.799 1.799 0.100 0.100 3.159 3.159 NOx NOx 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.010 0.010 0.000 0.000 0.150 0.150 0.017 0.017 0.000 0.000 SOx SOx 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.499 1.499 0.084 0.084 0.002 0.002 H2 H 2 2.759 2.759 0.058 0.058 16.282 16.282 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Ar Ar 0.030 0.030 0.001 0.001 0.020 0.020 0.000 0.000 0.000 0.000 3.008 3.008 0.168 0.168 5.686 5.686 H2OH 2 O 0.050 0.050 0.052 0.052 0.000 0.000 0.050 0.050 0.001 0.001 0.050 0.050 0.055 0.055 0.001 0.001 Tot-alTot-al 100.000 100,000 100.000 100,000 100.000 100,000 100.000 100,000 100.000 100,000 100.000 100,000 100.000 100,000 100.000 100,000

상기 표 1에서와 같이, 석탄 가스화 복합발전(IGCC)에서는 질소(N2)와 수소(H2)의 함량이 크고, 순산소 연소의 경우엔 질소(N2), 산소(O2), 아르곤(Ar) 함량이 많아 순수한 이산화탄소의 삼중점 근처인 7bar에서 농축된 포집 가스가 모두 액화 되지 않아 포집원에서 일부 비 응축성 가스를 제거하여야 한다. As shown in Table 1, the coal gasification combined cycle (IGCC) for the large, pure oxygen combustion the content of nitrogen (N 2) and hydrogen (H 2) ¥ nitrogen (N 2), oxygen (O 2), argon (Ar) content is high, so that none of the collected gas condensed at 7 bar near the triple point of pure carbon dioxide is liquefied, so that some non-condensable gas should be removed from the collection source.

이는 이산화탄소를 해상에서 운송하는데 커다란 단점으로 작용된다. 또한, 표 1에서 보는 바와 같이, 해상 운송을 위해서는 적어도 이산화탄소의 농도가 99.5 mole % 이상은 되어야 7bar 압력 근처에서 이산화탄소 저장탱크에 저장이 가능하다. This is a major disadvantage in transporting carbon dioxide at sea. In addition, as shown in Table 1, at least CO2 concentration should be above 99.5 mole% for sea transport and it can be stored in carbon dioxide storage tank near 7 bar pressure.

한편, 이산화탄소 저장탱크내의 이산화탄소 저장압력이 낮을 경우, 상대적으로 증발가스의 양이 증가하고 비 응축가스의 비율이 증가하여 단순한 액화설비로 이를 액화하기 쉽지 않은 문제점이 있다.On the other hand, when the carbon dioxide storage pressure in the carbon dioxide storage tank is low, the amount of the evaporative gas is relatively increased and the ratio of the non-condensable gas is increased, so that it is not easy to liquefy it with a simple liquefaction facility.

또한, 이산화탄소 저장압력이 낮을 경우, 액상의 이산화탄소를 이산화탄소 저장소에 공급시 이용되는 흡입펌프의 흡입력이 떨어져 원활한 이산화탄소 공급이 이루어지지 못하는 단점이 있다.In addition, when the carbon dioxide storage pressure is low, the suction force of the suction pump used when the liquid carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank is low, so that the carbon dioxide can not be supplied smoothly.

본 출원은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초기 이산화탄소 운송 시 발생되는 증발가스를 최대한 억제하고, 발생된 증발가스에서 이산화탄소를 선택적으로 흡착하고 비 응축성 가스를 대기 방출할 수 있는 이산화탄소 가스 운영 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for suppressing as much as possible evaporative gas generated during initial carbon dioxide transportation, selectively adsorbing carbon dioxide in the generated evaporative gas, To provide a carbon dioxide gas operating system and method.

또한, 흡착된 이산화탄소를 이용하여 이산화탄소 저장 시에 이산화 탄소 저장 탱크 압력을 일정하게 유지시킬 수 있는 이산화탄소 가스운영 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a carbon dioxide gas operating system and method capable of maintaining the carbon dioxide storage tank pressure constant during storage of carbon dioxide using adsorbed carbon dioxide.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이산화탄소 가스운영 시스템은 이산화탄소 저장탱크에 임시 저장된 이산화탄소를 이산화탄소 저장소까지 운송하기 위한 이산화탄소 주입라인, 상기 이산화탄소 주입라인에 설치된 가압펌프, 기화장치 및 가열장치, 상기 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장소에 공급 시, 상기 이산화탄소 저장탱크의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 재활용하는 이산화탄소 재활용 수단을 포함한다.According to one aspect of the present invention, a carbon dioxide gas operating system includes a carbon dioxide injection line for transporting carbon dioxide temporarily stored in a carbon dioxide storage tank to a carbon dioxide storage, a pressurizing pump installed in the carbon dioxide injection line, a vaporizer and a heating device, And carbon dioxide recycling means for recycling the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank so as to keep the pressure of the carbon dioxide storage tank constant when supplied to the carbon dioxide storage tank.

이산화탄소 재활용 수단은 상기 가압펌프 전단의 상기 이산화탄소 주입라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결되는 제 1 이산화탄소 회수라인과 상기 제 1 이산화탄소 회수라인에 설치된 기화용 열교환기를 포함할 수 있다.The carbon dioxide recycling means may include a first carbon dioxide recovery line branched in the middle of the carbon dioxide injection line at the front end of the pressure pump and connected to the carbon dioxide storage tank and a vaporization heat exchanger installed in the first carbon dioxide recovery line.

이산화탄소 재활용 수단은 상기 기화장치 후단의 상기 이산화탄소 주입라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결된 제 2 이산화탄소 회수라인을 포함할 수 있다.The carbon dioxide recycling means may include a second carbon dioxide recovery line branched off from the carbon dioxide injection line at the rear end of the vaporizer and connected to the carbon dioxide storage tank.

이산화탄소 재활용 수단은 상기 이산화탄소 저장탱크 내에 설치된 배출펌프에서 인출되어 다시 상기 이산화탄소 저장탱크와 연결되는 제 3 이산화탄소 회수라인과 제 3 이산화탄소 회수라인에 설치된 기화용 열교환기를 포함할 수 있다.The carbon dioxide recycling means may include a third carbon dioxide recovery line drawn from a discharge pump installed in the carbon dioxide storage tank and connected to the carbon dioxide storage tank, and a vaporization heat exchanger provided in the third carbon dioxide recovery line.

이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 임시 저장소에서 상기 이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소 공급라인과 이산화탄소 공급라인에서 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크 상부와 연결된 기상 이산화탄소 공급라인과 상기 이산화탄소 저장탱크 하부에 연결된 액상 이산화탄소 공급라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system further includes a carbon dioxide supply line for supplying the carbon dioxide in the carbon dioxide temporary storage and a liquid phase carbon dioxide supply line branched from the carbon dioxide supply line and connected to the upper portion of the carbon dioxide storage tank and the liquid carbon dioxide supply line connected to the lower portion of the carbon dioxide storage tank can do.

기상 이산화탄소 공급라인에는 다수의 노즐이 설치될 수 있다.A plurality of nozzles may be installed in the gas-phase carbon dioxide supply line.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 저장소에서 상기 이산화탄소 저장탱크로 연결된 이산화탄소 공급라인, 상기 이산화탄소 저장탱크로부터 이산화탄소 저장소까지 연장되고, 가압펌프, 기화장치 및 제 1 가열장치가 설치된 이산화탄소 주입라인, 상기 이산화탄소 저장탱크 상부에 연결되고, 흡착탑이 설치된 이산화 탄소 흡착라인, 재생가스원으로부터 상기 흡착탑에 연결되고, 제 2 가열장치가 설치된 재생가스 공급라인 및 상기 재생가스 공급라인에서 분기되어 외부로 연장된 가스배출라인을 포함한다.According to another aspect of the present invention, a carbon dioxide operating system includes a carbon dioxide feed line extending from a carbon dioxide reservoir to the carbon dioxide storage tank, a carbon dioxide feed line extending from the carbon dioxide storage tank to a carbon dioxide reservoir and having a pressure pump, A carbon dioxide adsorption line connected to an upper portion of the carbon dioxide storage tank and connected to the adsorption tower through a carbon dioxide adsorption line, a regeneration gas supply line connected to the adsorption tower, and a regeneration gas supply line branched from the regeneration gas supply line, And an extended gas discharge line.

이산화탄소 운영 시스템은 가압펌프 전단의 상기 이산화탄소 주입라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결되는 제 1 이산화탄소 회수라인과 상기 제 1 이산화탄소 회수라인에 설치된 기화용 열교환기를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a first carbon dioxide recovery line branched in the middle of the carbon dioxide injection line in front of the pressurization pump and connected to the carbon dioxide storage tank and a vaporization heat exchanger installed in the first carbon dioxide recovery line.

이산화탄소 운영 시스템은 기화장치 후단의 상기 이산화탄소 주입라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결된 제 2 이산화탄소 회수라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a second carbon dioxide recovery line branched from the carbon dioxide injection line at the rear end of the vaporization device and connected to the carbon dioxide storage tank.

이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 저장탱크 내에 설치된 배출펌프에서 인출되어 다시 상기 이산화탄소 저장탱크와 연결되는 제 3이산화탄소 회수라인과 상기 제 3 이산화탄소 회수라인에 설치된 기화용 열교환기를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a third carbon dioxide recovery line drawn from a discharge pump installed in the carbon dioxide storage tank and connected to the carbon dioxide storage tank, and a vaporization heat exchanger provided in the third carbon dioxide recovery line.

이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 저장소에서 상기 이산화탄소를 공급하기 위하여 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결된 이산화탄소 공급라인과 상기 이산화탄소 공급라인에서 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크 상부와 연결된 기상 이산화탄소 공급라인과 상기 이산화탄소 저장탱크 하부에 연결된 액상 이산화탄소 공급라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system includes a carbon dioxide supply line connected to the carbon dioxide storage tank for supplying the carbon dioxide from the carbon dioxide storage, a gaseous carbon dioxide supply line branched from the carbon dioxide supply line and connected to the upper portion of the carbon dioxide storage tank, And may further include a carbon dioxide supply line.

흡착탑의 개수는 두 개 이상이고, 병렬로 배치될 수 있다.The number of adsorption towers is two or more and can be arranged in parallel.

흡착탑에 사용되는 흡착제는 활성탄, 제오라이트, 분자체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The adsorbent used in the adsorption column may contain at least one of activated carbon, zeolite, and molecular sieve.

이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소와 혼합된 물 또는 황화합물을 흡착하기 위해 상기 흡착탑 이전의 상기 이산화탄소 흡착라인에 설치된 가이드 흡착탑을 더 포함할 수 있다.And a guide adsorption tower disposed on the carbon dioxide adsorption line before the adsorption tower for adsorbing water or sulfur compounds mixed with carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank.

가이드 흡착탑에 사용되는 흡착제는 3A, 4A 및 13X의 제오라이트, 분자체, 실리카겔 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The adsorbent used in the guide adsorption tower may contain at least one of zeolite, molecular sieve, and silica gel of 3A, 4A and 13X.

재생가스는 질소 혹은 건조 공기를 포함할 수 있다.The regeneration gas may include nitrogen or dry air.

이산화탄소 운영 시스템은 흡착탑 전단의 상기 이산화탄소 흡착라인에서 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결되고, 제 1 열교환기 및 이산화탄소 분리막이 설치된 제 4 이산화탄소 회수라인, 분리막으로부터 상기 가스배출라인에 연결된 가스배출 연결라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system includes a fourth carbon dioxide recovery line branched from the carbon dioxide adsorption line of the adsorption tower and connected to the carbon dioxide storage tank and provided with a first heat exchanger and a carbon dioxide separation membrane, .

이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소와 혼합된 물 또는 황화합물을 흡착하기 위해 상기 흡착탑 이전의 상기 이산화탄소 흡착라인에 설치된 가이드 흡착탑을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a guide adsorption tower installed on the carbon dioxide adsorption line before the adsorption tower for adsorbing water or sulfur compounds mixed with carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank.

분리막의 소재는 Cardo Polyamide, Dendrimer, Y-제오라이트, 실리카, 카본, 카본 실리카 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The material of the separation membrane may include at least one of Cardo Polyamide, Dendrimer, Y-zeolite, silica, carbon, and carbon silica.

이산화탄소 운영 시스템은 제 2 가열장치 전단의 재생가스 공급라인에 제 2 열교환기가 설치되고, 상기 제 4 이산화탄소 회수라인에서 분기되어 상기 제 2 열교환기에 연결되고, 상기 제 2 열교환기로부터 다시 상기 제 4 이산화탄소 회수라인과 연결되는 이산화탄소 순환라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system includes a second heat exchanger installed in a regeneration gas supply line in front of the second heating device, branched from the fourth carbon dioxide recovery line and connected to the second heat exchanger, and the fourth carbon dioxide And a carbon dioxide circulation line connected to the recovery line.

이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 저장탱크 상부에 연결되어 포집원까지 연장 가능한 제 1 이송용 라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a first transfer line connected to the top of the carbon dioxide storage tank and extendable to the collection source.

이산화탄소 운영 시스템은 제 1 이송용 라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 흡착라인과 연결되는 제 2 이송용 라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a second transfer line branched from the first transfer line and connected to the carbon dioxide adsorption line.

이산화탄소 운영 시스템은 이산화탄소 흡착라인의 도중에 분기되어 포집원까지 연장 가능한 제 2 이송용 라인을 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating system may further include a second transfer line branching off the carbon dioxide adsorption line and extending to the collection source.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이산화탄소 운영 방법은 이산화탄소 저장탱크에서 발생한 증발가스 중 이산화탄소를 흡착탑에서 흡착하는 단계, 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 가압 및 기화시켜 이산화탄소 저장소로에 공급되는 단계 및 재생가스를 공급하여 상기 흡착탑으로부터 상기 이산화탄소를 탈착한 후, 상기 탈착된 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장탱크에 이송하는 단계를 포함하고, 상기 탈착된 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장탱크에 공급 시, 상기 재생가스는 상기 이산화탄소와 함께 상기 이산화탄소 저장탱크에 이송되거나 분리막에 의해 외부로 배출된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for operating carbon dioxide, comprising the steps of adsorbing carbon dioxide in evaporation gas generated in a carbon dioxide storage tank by an adsorption tower, pressurizing and vaporizing the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank to supply it to a carbon dioxide storage path, And the desorbed carbon dioxide is transferred to the carbon dioxide storage tank. When the desorbed carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank, the regeneration gas is supplied to the carbon dioxide storage tank, Together with the carbon dioxide storage tank, or is discharged to the outside by the separator.

이산화탄소 운영 방법은 이산화탄소 흡착 전에 상기 증발가스에 포함된 물과 황화합물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide operating method may further include removing water and sulfur compounds contained in the evaporated gas before the adsorption of carbon dioxide.

재생가스는 질소 혹은 건조 공기를 포함하고, 가열되어 상기 흡착탑에 공급될 수 있다.The regeneration gas contains nitrogen or dry air and can be heated and supplied to the adsorption column.

재생가스의 가열은 엔진 폐열로 이루어질 수 있다.The heating of the regeneration gas may be made of engine waste heat.

이산화탄소 저장소에 상기 이산화탄소를 공급 시, 상기 이산화탄소 공급경로에서 일부의 상기 이산화탄소를 기화시켜 만든 피스톤 가스를 상기 이산화탄소 저장탱크에 재 공급할 수 있다.When the carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage, the piston gas produced by vaporizing part of the carbon dioxide in the carbon dioxide supply path can be supplied to the carbon dioxide storage tank.

이산화탄소 저장소에 상기 이산화탄소를 공급 시, 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 상기 이산화탄소 일부를 기화시켜 만든 피스톤 가스를 상기 이산화탄소 저장탱크에 재 공급할 수 있다.When the carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage, the piston gas generated by vaporizing a part of the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank may be re-supplied to the carbon dioxide storage tank.

본 발명의 실시예는 이산화탄소 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 제거 및 회수하는 과정을 통하여 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 일정하게 유지 시킬 수 있고, 회수된 이산화탄소를 운송 중에 대기 중으로 방출없이 다시 포집원으로 회수할 수 있다.The embodiment of the present invention can maintain the internal pressure of the carbon dioxide storage tank at a constant level through the process of removing and recovering the evaporation gas generated from the carbon dioxide storage tank and returning the recovered carbon dioxide to the collection source Can be recovered.

또한, 불필요한 비 응축성 가스만을 대기로 방출함으로써 이산화탄소 저장탱크의 안전성 및 안정성을 더할 수 있다.In addition, safety and stability of the carbon dioxide storage tank can be improved by discharging only unnecessary condensable gas to the atmosphere.

또한, 이산화탄소 저장소에 이산화탄소를 주입할 때, 상기 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 일정하게 유지하도록 공급되는 피스톤 가스를 흡착된 이산화탄소를 활용함으로써 운영비를 절감할 수 있다.Further, when carbon dioxide is injected into the carbon dioxide storage, the operation cost can be reduced by utilizing the absorbed carbon dioxide, which is supplied to keep the internal pressure of the carbon dioxide storage tank constant.

또한, 종래 증발가스를 액화시키기 위해 필요로 한 가압수단 및 냉동수단 등이 필요하지 않아 경제성 및 공정 안정성 성능에 있어서 유리한 효과를 가져온다.In addition, there is no need for a pressurizing means and a freezing means, which are conventionally required for liquefying the evaporation gas, and this brings about a favorable effect in terms of economy and process stability performance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 9, 도 10 및 도 11은 각각 도 7의 변형 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.
도 13은 도 12에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.1 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG. 1. FIG.
3 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.
5 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.
7 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with another embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.
FIGS. 9, 10 and 11 are schematic views showing a carbon dioxide operating system according to an alternative embodiment of FIG. 7, respectively.
12 is a schematic view showing a carbon dioxide operating system according to another embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the appended drawings illustrate the present invention in order to more easily explain the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. You will know.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 이산화탄소 공급 장치와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.In describing the embodiments of the present invention, it is to be noted that components having the same function are denoted by the same names and the same symbols, but substantially not identical to those of the conventional carbon dioxide supply device.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 이산화탄소 운영 시스템(100)은 이산화탄소 저장탱크(110), 이산화탄소 공급라인(111), 이산화탄소 주입라인(121), 제 1이산화탄소 회수라인(131)을 포함한다.As shown, the carbon dioxide operating system 100 includes a carbon dioxide storage tank 110, a carbon dioxide supply line 111, a carbon dioxide injection line 121, and a first carbon dioxide recovery line 131.

이산화탄소 저장탱크(110)는 외부에서 유입되는 열을 차단하여 내부에서 증발가스가 발생되지 않도록 단열 처리되고, 이산화탄소 임시저장소(130)로부터 이산화탄소 공급라인(111)을 통하여 액상의 이산화탄소가 공급되어 저장된다.The carbon dioxide storage tank 110 is thermally insulated so as to prevent the generation of evaporation gas therein by intercepting the heat from the outside, and the liquid carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide temporary storage 130 through the carbon dioxide supply line 111 and stored .

이산화탄소 공급라인(112)은 상기 이산화탄소 공급라인(111)의 끝단에서 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크(110)의 상부 내부에 연장되고, 이때 상기 이산화탄소 공급라인(112)에는 제 1 유량제어밸브(112a)가 설치된다. The carbon dioxide supply line 112 branches from the end of the carbon dioxide supply line 111 and extends into the upper portion of the carbon dioxide storage tank 110. The carbon dioxide supply line 112 is connected to the first flow control valve 112a, Respectively.

또한, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)의 상부 내부 영역에서의 상기 이산화탄소 공급라인(112)에는 노즐(Nozzle, 112b) 예를 들어, 아토마이징 노즐(Atomizing Nozzle)이 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.At least one nozzle 112b, for example, an atomizing nozzle, may be installed in the carbon dioxide supply line 112 in the upper region of the carbon dioxide storage tank 110. [

상기 노즐(112b)을 이용한 이산화탄소 공급은 JT(Joule-Thomson)효과로 이산화탄소 온도를 떨어뜨려 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에서 증발가스를 억제할 수 있고, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)의 일정온도를 유지 및 탱크의 결함 발생을 방지할 수 있다.The carbon dioxide supply using the nozzle 112b can reduce the carbon dioxide temperature by the JT (Joule-Thomson) effect, thereby suppressing the evaporation gas in the carbon dioxide storage tank 110 and reducing the temperature of the carbon dioxide storage tank 110 And maintenance of the tank and occurrence of defects in the tank can be prevented.

액상 이산화탄소 공급라인(113)은 상기 이산화탄소 공급라인(111)의 끝단에서 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 연결된다. 이 때, 액상 이산화탄소 공급라인(113)은 이산화탄소 공급 시 증발가스 발생을 최소화할 수 있도록 상기 이산화탄소 저장탱크(110)의 하부까지 연장된다. 또한, 상기 액상 이산화탄소 공급라인(113)에는 제 2 유량 제어밸브(113a)가 설치된다.The liquid carbon dioxide supply line 113 branches from the end of the carbon dioxide supply line 111 and is connected to the carbon dioxide storage tank 110. At this time, the liquid carbon dioxide supply line 113 extends to the lower portion of the carbon dioxide storage tank 110 so as to minimize the generation of evaporative gas when the carbon dioxide is supplied. In addition, a second flow control valve 113a is installed in the liquid carbon dioxide supply line 113.

이산화탄소 주입라인(121)은 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 내에 설치된 흡입펌프(123)와 연결되어 유정(Well)과 같은 이산화탄소 저장소(150)까지 연장되고, 상기 이산화탄소 주입라인(121)에는 가압펌프(125), 기화장치(127) 및 제 1 가열장치(129)가 설치된다. The carbon dioxide injection line 121 is connected to a suction pump 123 installed in the carbon dioxide storage tank 110 and extends to a carbon dioxide reservoir 150 such as a well and the carbon dioxide injection line 121 is provided with a pressurizing pump 125, a vaporizer 127, and a first heating device 129 are installed.

제 1 이산화탄소 회수라인(131)은 상기 가압펌프(125) 전단의 상기 이산화탄소 주입라인(121) 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 연결되고, 상기 제 1 이산화탄소 회수라인(131)에는 제 1기화용 열 교환기(133)가 설치된다.The first carbon dioxide recovery line 131 is branched in the middle of the carbon dioxide injection line 121 at the front end of the pressurization pump 125 and is connected to the carbon dioxide storage tank 110. In the first carbon dioxide recovery line 131, A vaporization heat exchanger 133 is installed.

이와 같은 본 실시예의 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 살펴보면 다음과 같다.The carbon dioxide operating method according to the carbon dioxide operating system of this embodiment will be described as follows.

도 2는 도 1에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.FIG. 2 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG. 1. FIG.

도 2를 참조하면, 먼저 이산화탄소가 포집된 이산화탄소 저장소(130)에서 이산화탄소 공급 라인(111)과 기상 이산화탄소 공급라인(112)을 통하여 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 공급한다. - ①Referring to FIG. 2, carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank 110 through the carbon dioxide supply line 111 and the gas-phase carbon dioxide supply line 112 in the carbon dioxide storage 130 where carbon dioxide is captured. - ①

이때, 이산화탄소 공급라인(112)의 노즐(112b)을 사용함에 따라 상기 이산화탄소 저장탱크(110)의 온도가 일정온도에 도달하면, 상기 이산화탄소 공급라인(112)에 설치된 제 1 유량제어 밸브(112a)를 잠그고, 상기 이산화탄소 공급라인(111)에서 분기된 액상 이산화탄소 공급라인(113)을 통하여 액상의 이산화탄소가 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 공급되도록 제 2 유량제어 밸브(113a)가 개방한다. - ②At this time, when the temperature of the carbon dioxide storage tank 110 reaches a predetermined temperature by using the nozzle 112b of the carbon dioxide supply line 112, the first flow control valve 112a installed on the carbon dioxide supply line 112, And the second flow control valve 113a is opened so that liquid carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank 110 through the liquid carbon dioxide supply line 113 branched from the carbon dioxide supply line 111. [ - ②

이와 같이 저장된 액상의 이산화탄소는 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 내에 설치된 흡입펌프(123)에 의해 상기 이산화탄소 주입라인(121)을 통하여 이산화탄소 저장소(150)로 공급된다. - ③The stored liquid carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage 150 through the carbon dioxide injection line 121 by the suction pump 123 installed in the carbon dioxide storage tank 110. - ③

이산화탄소 저장소(150)로 공급 시엔 압력펌프(125)를 이용하여 특정압력까지 가압되는데, 이때, 액상 이산화탄소는 기체 및 초 임계 상태에 도달 가능한 압력인 약 30 ~ 120 bar까지 가압된다. 기체인 경우엔 약 30 ~ 74 bar, 초 임계의 경우엔 75 ~ 120 bar까지 가압된다.When supplied to the carbon dioxide reservoir 150, it is pressurized to a specific pressure using a pressure pump 125, wherein the liquid carbon dioxide is pressurized to a pressure of about 30-120 bar, which is a pressure that can reach the gas and supercritical conditions. In the case of gas, it is pressurized to about 30 to 74 bar, and in supercritical case to 75 to 120 bar.

가압된 액상 이산화탄소는 기화장치(127)에 의해 기화되고, 이산화탄소 저장소(150)에 공급되어 충분히 활용될 수 있는 특정온도까지 가열된다. 이때, 이산화탄소는 기체 혹은 초임계 상태로 유지될 수 있고, 초임계 상태로 유지되기 위해서는 32 ℃이상으로 가열할 수 있다.The pressurized liquid carbon dioxide is vaporized by the vaporizer 127 and supplied to the carbon dioxide reservoir 150 to be heated to a certain temperature that can be fully utilized. At this time, the carbon dioxide can be maintained in the gas or supercritical state, and it can be heated to 32 ° C or more to be maintained in the supercritical state.

한편, 이산화탄소 저장탱크(110)에 저장된 이산화탄소를 저장소(150)로 주입 시에, 내부에 저장된 이산화탄소는 응축 및 감압되어, 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 내의 환경은 설치된 흡입 펌프(123)가 충분히 잘 동작할 수 없는 환경으로 바뀐다. 따라서, 이산화탄소 저장탱크(110)의 압력을 유지시켜 펌프(123)가 원활히 작동 될 수 있도록 한다. On the other hand, when the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank 110 is injected into the reservoir 150, the carbon dioxide stored therein is condensed and decompressed so that the environment in the carbon dioxide storage tank 110 is sufficiently It changes to an environment that can not operate. Accordingly, the pressure of the carbon dioxide storage tank 110 is maintained, so that the pump 123 can be smoothly operated.

가압펌프(125) 전단의 상기 이산화탄소 주입라인(121)에 설치된 제 1이산화탄소 회수라인(131)을 통하여 저장소로 주입되는 액상의 이산화탄소 일부를 유출시켜 기화시킨 후, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 재 공급한다. - ④A portion of the liquid carbon dioxide injected into the reservoir is discharged and vaporized through the first carbon dioxide recovery line 131 installed in the carbon dioxide injection line 121 at the front end of the pressurizing pump 125, Supply. - ④

본 발명의 실시예에서, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 재 공급된 가스는 피스톤 가스라 지칭하고, 이러한 피스톤 가스의 재 공급에 따라 상기 이산화탄소 저장탱크(110)의 압력이 일정하게 유지되어 저장소에 원활한 이산화탄소를 공급할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the gas re-supplied to the carbon dioxide storage tank 110 is referred to as a piston gas, and the pressure of the carbon dioxide storage tank 110 is kept constant as the piston gas is re- It is possible to supply smooth carbon dioxide.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with another embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템(200)은 이미 설명한 도 1의 이산화탄소 운영 시스템(100)과 유사함으로, 이에 따른 동일한 기능을 갖는 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.As shown in the figure, the carbon dioxide operating system 200 according to another embodiment of the present invention is similar to the carbon dioxide operating system 100 of FIG. 1 described above, and a description of a configuration having the same functions will be omitted .

도 3을 참조하면, 이산화탄소 운영 시스템(200)은 도 1의 실시예와 달리, 배출펌프(143), 제 2 이산화탄소 회수라인(141), 제 2 기화용 열교환기(143)를 포함한다.3, unlike the embodiment of FIG. 1, the carbon dioxide operating system 200 includes a discharge pump 143, a second carbon dioxide recovery line 141, and a second vaporization heat exchanger 143.

배출펌프(143)는 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 저장된 액상의 이산화탄소를 배출하기 위해 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 내에 배치된다.A discharge pump 143 is disposed in the carbon dioxide storage tank 110 to discharge the liquid carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank 110.

제 2 이산화탄소 회수 라인(141)은 상기 배출펌프(143)에서 인출되어 다시 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 연결된다. 이때, 제 2 이산화탄소 회수라인(141)에는 제 2 기화용 열교환기(145)가 설치된다.The second carbon dioxide recovery line 141 is withdrawn from the discharge pump 143 and is connected to the carbon dioxide storage tank 110 again. At this time, a second vaporization heat exchanger 145 is installed in the second carbon dioxide recovery line 141.

도 4는 도 3에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.4 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.

도 4 역시 도 2에서의 이산화탄소 운영 방법과 동일한 방법에 대한 설명은 생략하기로 하고, 이산화탄소 저장탱크(110)에 저장된 이산화탄소를 저장소에 주입 시, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 배치된 배출펌프(143)를 통하여 액상의 이산화탄소를 배출하고, 배출된 액상의 이산화탄소는 상기 제 2 기화용 열교환기(145)를 거쳐 기화된 다음, 다시 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 기상의 이산화탄소가 공급된다. 2, the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank 110 is supplied to the carbon dioxide storage tank 110 through a discharge pump (not shown) disposed in the carbon dioxide storage tank 110, And the carbon dioxide discharged from the liquid phase is vaporized through the second vaporization heat exchanger 145. The vaporized carbon dioxide is then supplied to the carbon dioxide storage tank 110 again.

이와 같이 도 4에 따른 실시예는 이전의 도 2의 실시예와 같이, 이산화탄소 저장탱크(110)의 압력이 일정하게 유지되어 저장소에 원활한 이산화탄소를 공급할 수 있다.4, the pressure of the carbon dioxide storage tank 110 can be maintained constant to supply smooth carbon dioxide to the storage, as in the embodiment of FIG.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with another embodiment of the present invention.

도 5에 따른 실시예 역시 이미 설명한 도 1의 이산화탄소 운영 시스템과 유사함으로, 이에 따른 동일한 기능을 갖는 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.The embodiment according to FIG. 5 is also similar to the carbon dioxide operating system of FIG. 1 described above, and a description of a configuration having the same functions will be omitted.

도 5의 이산화탄소 운영 시스템(300)은 도 1의 제 1 이산화탄소 회수라인(131) 및 제 1 기화용 열교환기(133) 대신에 기화장치(127) 후단의 상기 이산화탄소 주입라인(121)의 도중에 분기된 제 3 이산화탄소 회수라인(151)이 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 연결된다. The carbon dioxide operating system 300 of FIG. 5 branches in the middle of the carbon dioxide injection line 121 behind the vaporizer 127 instead of the first carbon dioxide recovery line 131 and the first vaporization heat exchanger 133 of FIG. 1. The third carbon dioxide recovery line 151 is connected to the carbon dioxide storage tank 110.

이때, 상기 제 3 이산화탄소 회수라인(151)은 상기 이산화탄소 주입라인(121)에 설치된 가열장치(129) 전에 연결되거나 상기 가열장치(129) 후에 연결될 수 있다.In this case, the third carbon dioxide recovery line 151 may be connected before the heating device 129 installed in the carbon dioxide injection line 121 or after the heating device 129.

도 6은 도 5에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.6 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.

도 6 역시 도 2에서의 이산화탄소 운영 방법과 동일한 방법에 대한 설명은 생략하기로 하고, 이산화탄소 저장탱크(110)에 저장된 액상의 이산화탄소를 저장소에 주입 시, 상기 기화장치(127)를 거쳐 상태가 변화된 기상의 이산화탄소가 제 3 이산화탄소 회수라인(151)을 통하여 다시 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 공급된다. 6 will not be described for the same method as the carbon dioxide operating method in FIG. 2, and when the liquid carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank 110 is injected into the reservoir, the state is changed through the vaporization device 127. Gaseous carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank 110 again through the third carbon dioxide recovery line 151.

이와 같이 도 6 에 따른 실시예는 이전의 도 2의 실시예와 같이, 이산화탄소 저장탱크(110)의 압력이 일정하게 유지되어 저장소에 원활한 이산화탄소를 공급할 수 있다.6, the pressure of the carbon dioxide storage tank 110 can be maintained constant to supply smooth carbon dioxide to the storage, as in the embodiment of FIG.

한편, 도 1, 도 3 및 도 5에 따른 실시예들은 이산화탄소 저장탱크 내에 저장된 이산화탄소를 재활용 하여 상기 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 일정하게 유지시켰지만, 이와 다르게 본 발명의 실시예는 별도의 보조 이산화탄소 공급원을 상기 이산화탄소 저장탱크 외부에 설치하여, 기상의 이산화탄소를 공급할 수 있다.1, 3 and 5, the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank is recycled to maintain the internal pressure of the carbon dioxide storage tank at a constant level. Alternatively, the embodiment of the present invention, Can be provided outside the carbon dioxide storage tank to supply gaseous carbon dioxide.

이에 따라 도 1, 도 3 및 도 5에 따른 동일한 효과를 가져올 수 있다.Accordingly, the same effects as those of FIGS. 1, 3, and 5 can be obtained.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.7 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide operating system in accordance with another embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템 역시 이미 설명한 도 1의 이산화탄소 운영 시스템과 동일한 구성 및 동일한 기능에 대한 설명은 생략하기로 한다.As shown in the figure, the carbon dioxide operating system according to another embodiment of the present invention has the same configuration and functions as those of the carbon dioxide operating system of FIG. 1 described above.

도 7를 참조하면, 이산화탄소 운영 시스템(400)은 도 1의 실시예에 따른 구성요소, 이산화탄소 흡착라인(161), 재생가스 공급라인(171), 가스 배출라인(175)을 포함한다.Referring to FIG. 7, the carbon dioxide operating system 400 includes a component according to the embodiment of FIG. 1, a carbon dioxide adsorption line 161, a regeneration gas supply line 171, and a gas discharge line 175.

이산화탄소 흡착라인(161)은 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 상부에 연결되고, 흡착탑(160)이 상기 이산화탄소 흡착라인(161)에 설치된다.The carbon dioxide adsorption line 161 is connected to the top of the carbon dioxide storage tank 110 and the adsorption tower 160 is installed in the carbon dioxide adsorption line 161.

흡착탑(160)의 개수는 제한이 없지만, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에서 발생되는 증발가스의 양에 따라 달라질 수 있다. 다만, 하나의 흡착탑(160)이 고유 기능을 제대로 발휘하지 못할 때, 보조할 수 있도록 적어도 둘 이상의 흡착탑이 병렬로 설치될 수 있다. The number of adsorption towers 160 is not limited, but may vary depending on the amount of evaporative gas generated in the carbon dioxide storage tank 110. At least two adsorption towers may be installed in parallel so that when one adsorption tower 160 fails to exhibit proper functions, at least two adsorption towers can be installed.

흡착탑(160)에 사용되는 흡착제는 표면적이 큰 다공성 물질로, 증발가스 내의 이산화탄소를 흡착할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하지만 적어도 활성탄(Activated Carbon), 제오라이트(Zeolite), 분자체(Molecular Sieve) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. The adsorbent used for the adsorption tower 160 may be any porous material having a large surface area and capable of adsorbing carbon dioxide in the evaporated gas. However, at least one of activated carbon, zeolite, molecular sieve, And at least one of them.

상기 흡착제에 의한 이산화 탄소의 흡착량은 약 45 Psia의 저압에서 활성탄과 분자체의 경우 대략 4.1mol CO2/kg-Adsorbent 이고, 약 275 Psia의 고압에서 활성탄은 8.8mol CO2/kg-Adsorbent, 분자체는 5.2mol CO2/kg-Adsorbent 양을 갖는다.The amount of adsorption of carbon dioxide by the sorbents is substantially 4.1mol CO 2 / kg-Adsorbent In the case of activated carbon and molecular sieve in a low pressure of about 45 Psia, at a high pressure of about 275 Psia activated carbon 8.8mol CO 2 / kg-Adsorbent, The molecular sieve has an amount of 5.2 mol CO 2 / kg-Adsorbent.

이러한 흡착탑(160)은 증발가스 내의 이산화탄소를 선택적으로 흡착하고, 메탄(CH4), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar) 등과 같은 비응축성 가스는 흡착하지 않고, 이 후 설명할 가스 배출라인(175)을 통하여 외부로 대기 방출된다.The adsorption tower 160 selectively adsorbs carbon dioxide in the evaporated gas and a non-condensable gas such as methane (CH 4 ), nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), argon And is released to the outside through the gas discharge line 175 to be described later.

또한, 도면에 도시되지 않았지만, 가이드 흡착탑은 상기 흡착탑(160) 이전의 상기 이산화탄소 흡착라인(161)에 설치될 수 있다. 가이드 흡착탑 역시 개수의 제한은 없고, 두 개 이상 설치 시 병렬로 배치될 수 있다. 가이드 흡착탑에 사용되는 흡착제는 3A, 4A 및 13X의 제오라이트, 분자체, 실리카겔 중 적어도 어느 하나를 포함한다. Also, although not shown in the drawing, the guide adsorption tower may be installed in the carbon dioxide adsorption line 161 before the adsorption tower 160. The number of guide adsorption towers is also not limited, and two or more adsorption towers may be arranged in parallel. The adsorbent used in the guide adsorption tower includes at least one of zeolite, molecular sieve, and silica gel of 3A, 4A and 13X.

이러한 가이드 흡착탑은 증발가스 내에 포함된 물이나 기타 황 화합물과 같은 물질에 의해 흡착탑의 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다. Such a guide adsorption tower can prevent the performance of the adsorption tower from deteriorating due to a substance such as water or other sulfur compounds contained in the evaporation gas.

즉, 이산화탄소 저장소(130)의 액상 이산화탄소가 상기 이산화탄소 저장탱크(110)로 공급되는 과정에서, 외부환경 혹은 공급환경으로 인하여 물이나 황 화합물과 같은 물질이 이산화탄소와 혼합되어 공급되기 때문에 이로 인한 흡착탑(160)에서의 이산화탄소 흡착기능이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다. That is, in the process of supplying the liquid carbon dioxide of the carbon dioxide storage 130 to the carbon dioxide storage tank 110, a substance such as water or a sulfur compound is mixed with the carbon dioxide due to the external environment or the supply environment, The carbon dioxide adsorbing function of the adsorbent 160 is deteriorated.

가이드 흡착탑은 상기 흡착탑 이전의 상기 이산화탄소 흡착라인(161)에 설치되어 위와 같은 이산화탄소 흡착기능이 떨어짐을 방지한다.The guide adsorption tower is installed in the carbon dioxide adsorption line 161 before the adsorption tower to prevent the carbon dioxide adsorption function from being deteriorated.

재생가스 공급라인(171)은 내부 혹은 외부의 재생가스 공급원(170)으로부터 상기 흡착탑(160)에 연결되고, 상기 재생가스 공급라인(171)에는 제 2 가열장치(173)가 설치된다. The regeneration gas supply line 171 is connected to the adsorption tower 160 from a regeneration gas supply source 170 inside or outside and a second heating apparatus 173 is installed in the regeneration gas supply line 171.

재생가스 공급원(170)에서 공급되는 재생가스는 흡착탑(160)에서 흡착된 이산화탄소를 탈착시켜 재생하기 위한 것으로, 질소(N2) 혹은 건조 가스(Dry Gas)인 건조 공기를 포함 할 수 있다.The regeneration gas supplied from the regeneration gas supply source 170 is for regenerating and regenerating the carbon dioxide adsorbed by the adsorption tower 160 and may include dry air which is nitrogen (N 2 ) or dry gas.

가스배출라인(175)은 상기 재생가스 공급라인(171)에서 분기되어 외부로 연장되고, 제 4 유량제어 밸브(175a)가 설치된다. 이산화탄소 저장탱크(110)에서 발생된 증발가스 내의 메탄(CH4), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar) 등과 같은 비응축성 가스는 흡착탑(160)에서 흡착공정 후 상기 가스배출라인(175)을 통하여 대기로 방출된다.The gas discharge line 175 branches from the regeneration gas supply line 171 and extends to the outside, and a fourth flow control valve 175a is installed. Non-condensable gases such as methane (CH 4 ), nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), argon (Ar), and the like in the evaporation gas generated in the carbon dioxide storage tank 110, And is discharged to the atmosphere through the gas discharge line 175 after the adsorption process.

가스배출라인(175)은 상기 재생가스 공급라인과 연결 없이 상기 흡착탑에 직접 연결되어 대기로 상기 비 응축성 가스가 방출될 수 있도록 외부로 연장될 수 있다.The gas discharge line 175 may be directly connected to the adsorption column without being connected to the regeneration gas supply line and may extend outward so that the non-condensable gas may be discharged to the atmosphere.

제 1 이송용 라인(181)은 육상의 포집원(180)에 연결되어 상기 이산화탄소 저장탱크(110)로부터 발생되는 다량의 증발가스를 이송할 수 있도록 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 상부에 연결될 수 있고, 상기 제 1 이송용 라인(181)에는 제 3 유량제어 밸브(181a)가 설치될 수 있다.The first conveyance line 181 may be connected to an upper part of the carbon dioxide storage tank 110 so as to transfer a large amount of evaporative gas generated from the carbon dioxide storage tank 110, And a third flow control valve 181a may be installed in the first transfer line 181. [

또한, 제 1 이송용 라인(181)은 상기 이산화탄소 흡착라인(161)의 도중에서 분기되어 연장된 제 2 이송용 라인(183)과 연결될 수 있다.The first conveyance line 181 may be connected to the second conveyance line 183 branched and extended in the middle of the carbon dioxide adsorption line 161.

또한, 제 1 이송용 라인(181)은 상기 이산화탄소 저장탱크(110)와의 연결없이 상기 이산화탄소 흡착라인(161)에 직접 연결될 수 있다.The first conveyance line 181 may be directly connected to the carbon dioxide adsorption line 161 without being connected to the carbon dioxide storage tank 110.

도 8은 도 7에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.8 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.

도 8 역시 도 2에서의 이산화탄소 운영 방법과 동일한 방법에 대한 설명은 생략하기로 하고, 도 8에 따른 이산화탄소 운영 방법을 살펴보면, 초기 이산화탄소를 도 2의 방법에 의하여 상기 이산화탄소 저장탱크에 공급 시, 발생되는 증발가스가 많을 경우, 이때 증발가스에 포함된 이산화탄소의 양이 많기 때문에 제 1 이송용 라인(181)의 제 3 유량제어 밸브(181a)를 개방하여 상기 증발가스를 육상 혹은 해상 포집원(180)으로 이송시킨다. 혹은 이산화탄소 흡착탑 라인(161)에 연결된 제 2 이송용 라인(183) 및 제 1 이송용 라인(181)을 경유하여 상기 증발가스를 포집원(180)으로 이송시킬 수 있다. - ①8, description will be given of the same method as that of the carbon dioxide operating method of FIG. 2, and the carbon dioxide operating method of FIG. 8 will be described. When the initial carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank by the method of FIG. 2, The third flow control valve 181a of the first transfer line 181 is opened and the evaporation gas is supplied to the land or sea capture source 180 ). Or the second transfer line 183 connected to the carbon dioxide adsorption tower line 161 and the first transfer line 181 to the collection source 180. [ - ①

이후 증발가스 양이 줄게 되면, 제 3 유량제어 밸브(181a)를 닫고, 발생되는 증발가스는 상기 이산화탄소 저장탱크(110)와 연결된 이산화탄소 흡착라인(161)을 통해 흡착탑(160)으로 이송된다. - ②The third flow control valve 181a is closed and the generated evaporated gas is transferred to the adsorption tower 160 through the carbon dioxide adsorption line 161 connected to the carbon dioxide storage tank 110. [ - ②

한편, 이산화탄소 저장소의 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장탱크에 공급하는 과정에서, 외부환경 혹은 공급환경으로 인하여 메탄(CH4), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar) 등과 같은 비 응축성 가스가 이산화탄소와 함께 혼합되어 공급될 수 있다. 이 때문에 증발가스는 이산화탄소 이외의 비 응축성 가스가 포함될 수 있다.On the other hand, the carbon dioxide of the carbon dioxide storage in the course of supplying the carbon dioxide storage tank, to the outside environment or supply circumstances of methane (CH 4) due to, nitrogen (N 2), oxygen (O 2), hydrogen (H 2), argon ( Ar) and the like can be mixed and supplied with carbon dioxide. For this reason, the evaporation gas may include a non-condensable gas other than carbon dioxide.

상기 흡착탑(160)에서는 상기 증발가스 내의 이산화탄소만 선택적으로 흡착되고, 나머지 비 응축성 가스는 재생가스 공급라인(171)의 일부 및 가스배출라인(175)을 통하여 대기로 방출되거나, 가스배출라인(175)이 상기 흡착탑(160)에 직접 연결이 됐을 경우, 상기 비 흡착된 비 응축성 가스는 상기 가스배출라인(175)만을 통해 대기로 방출된다. - ③In the adsorption tower 160, only the carbon dioxide in the evaporated gas is selectively adsorbed, and the remaining non-condensable gas is discharged to the atmosphere through a part of the regeneration gas supply line 171 and the gas discharge line 175, 175 is directly connected to the adsorption tower 160, the non-adsorbed non-condensable gas is discharged to the atmosphere through only the gas discharge line 175. - ③

가스배출라인(175)에는 이산화탄소 농도를 검출할 수 있는 검출부가 설치될 수 있고, 대기 방출되는 비 응축성 가스에 포함된 이산화탄소 양에 따라 복수의 흡착탑 중 일부 혹은 전부가 동작될 수 있다. 이때, 흡착탑은 내부 압력이 0 ~ 7 bar 사이에서 운전되고, 흡착 효율을 높일 수 있도록 흡착탑 내부 압력은 0.5 ~ 4.0 bar일 수 있다. 또한, 흡착탑의 운전온도는 - 25℃ ~ 30 ℃가 될 수 있다. The gas discharge line 175 may be provided with a detector capable of detecting the carbon dioxide concentration, and some or all of the plurality of adsorption towers may be operated depending on the amount of carbon dioxide contained in the atmospheric released non-condensable gas. At this time, the adsorption tower is operated at an internal pressure of 0 to 7 bar, and the pressure inside the adsorption column may be 0.5 to 4.0 bar so as to increase adsorption efficiency. In addition, the operation temperature of the adsorption column may be -25 ° C to 30 ° C.

이러한, 흡착탑(160)의 내부 압력 및 운전온도는 흡착제의 종류, 크기 및 모양에 따라 달라질 수 있다. 만약, 증발가스의 온도가 너무 낮을 경우, 흡착탑에서의 흡착율을 높이도록 상기 흡착탑 전단에 가열용 열교환기가 설치되어 동작될 수 있다. The internal pressure and the operating temperature of the adsorption tower 160 may vary depending on the kind, size, and shape of the adsorbent. If the temperature of the evaporation gas is too low, a heating heat exchanger may be installed on the upstream side of the adsorption tower so as to increase the adsorption rate in the adsorption tower.

이후, 저장된 액상의 이산화탄소는 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 내에 설치된 흡입펌프(123)에 의해 상기 이산화탄소 주입라인(121)을 통하여 이산화탄소 저장소(150)로 공급된다. - ④The stored liquid carbon dioxide is then supplied to the carbon dioxide storage 150 through the carbon dioxide injection line 121 by a suction pump 123 installed in the carbon dioxide storage tank 110. - ④

이 때, 이산화탄소 저장탱크(110)의 내부 압력을 일정하게 유지될 수 있도록, 가스배출라인(175)의 제 4 유량밸브(175a)를 잠그고, 재생가스 공급원(170)으로부터 재생가스가 재생가스 공급라인(171)을 통하여 상기 흡착탑(160)에 공급된다. 재생가스는 질소 혹은 건조공기로써, 질소의 경우 상기 흡착탑에 공급되기 전에 제 2 가열장치(173)에 의해 약 50 ~ 60 ℃까지 가열된다. 상기 재생가스에 의해 상기 흡착탑(160)에서 이산화탄소는 탈착되고, 상기 이산화탄소는 상기 이산화탄소 흡착라인(161)을 통하여 재생가스와 함께 이산화탄소 저장탱크(110)로 공급된다. - ⑤ At this time, the fourth flow valve 175a of the gas discharge line 175 is closed and the regeneration gas is supplied from the regeneration gas supply source 170 to the regeneration gas supply line 170 so that the internal pressure of the carbon dioxide storage tank 110 can be kept constant. And is supplied to the adsorption tower 160 through a line 171. The regeneration gas is heated with nitrogen or dry air, and in the case of nitrogen, to about 50 to 60 캜 by the second heating device 173 before being supplied to the adsorption tower. Carbon dioxide is desorbed from the adsorption tower 160 by the regeneration gas, and the carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank 110 together with the regeneration gas through the carbon dioxide adsorption line 161. - ⑤

이에 따라 이산화탄소 저장탱크의 펌프(123)의 흡입압력을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.Accordingly, the suction pressure of the pump 123 of the carbon dioxide storage tank can be kept constant.

이산화탄소 저장소(150)에 이산화탄소가 모두 공급된 후, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 공급된 재생가스 및 이산화탄소는 육상 포집원이나 재생가스 공급원으로 회수될 수 있다.The regeneration gas and the carbon dioxide supplied to the carbon dioxide storage tank 110 may be recovered as a land capture source or a regeneration gas source after the carbon dioxide storage 150 is fully supplied with carbon dioxide.

도 8에 따른 실시예에서는 이산화탄소 저장탱크에 이산화탄소 공급 시 발생되는 증발가스를 이송하여 흡착탑에서 이산화탄소를 흡착하고 있지만, 이산화탄소 저장탱크에 저장 후, 이산화탄소 운반 시, 대기로부터 상기 이산화탄소 저장탱크에 도입되는 열 혹은 상기 이산화탄소 저장탱크의 모션에 의한 유체의 운동에너지 증가로 발생되는 증발가스의 경우에도 상기 흡착탑으로 이송되어 흡착공정이 이루어질 수 있다. In the embodiment according to FIG. 8, although the evaporation gas generated when the carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank is adsorbed by the adsorption tower, the carbon dioxide is adsorbed in the carbon dioxide storage tank. However, Or the evaporation gas generated by the kinetic energy of the fluid due to the motion of the carbon dioxide storage tank may be transferred to the adsorption tower and the adsorption process may be performed.

이처럼, 도 8에 따른 실시예는 이산화탄소 저장탱크에서 발생된 증발가스를 흡착제를 이용하여 상기 이산화탄소 저장소에 주입 시 필요로 하는 이산화탄소 저장탱크의 압력을 유지시켜 줄 수 있다. Thus, the embodiment according to FIG. 8 can maintain the pressure of the carbon dioxide storage tank required when the evaporated gas generated from the carbon dioxide storage tank is injected into the carbon dioxide storage using the adsorbent.

또한, 종래 증발가스를 액화시키기 위해 필요로 한 가압수단 및 냉동수단 등이 필요하지 않아 경제성 및 공정 안정성 성능에 있어서 유리한 효과를 가져온다.In addition, there is no need for a pressurizing means and a freezing means, which are conventionally required for liquefying the evaporation gas, and this brings about a favorable effect in terms of economy and process stability performance.

한편, 흡착탑에서 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 유지시키기 위한 이산화탄소의 탈착 양이 작을 경우, 다음 도 9, 도 10 및 도 11에서와 같이, 제 1 이산화탄소 회수라인, 제 2 이산화탄소 회수라인, 제 3 이산화탄소 회수라인을 갖는 이산화탄소 재활용 수단을 이용하여 상기 이산화탄소 저장탱크에 기화된 이산화탄소를 이송한다. 이에 따라 이산화탄소 저장탱크의 압력을 일정하게 유지시켜 안정적으로 이산화탄소 저장소에 주입할 수 있다.On the other hand, when the desorption amount of carbon dioxide for maintaining the internal pressure of the carbon dioxide storage tank in the adsorption tower is small, as shown in Figs. 9, 10 and 11, the first carbon dioxide recovery line, the second carbon dioxide recovery line, Carbon dioxide vaporized in the carbon dioxide storage tank is transferred using carbon dioxide recycling means having a recovery line. Accordingly, the pressure of the carbon dioxide storage tank can be kept constant and injected into the carbon dioxide storage tank stably.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템을 도시한 개략도이다.12 is a schematic view showing a carbon dioxide operating system according to another embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이산화탄소 운영 시스템(5000 역시 이미 설명한 도 7의 이산화탄소 운영 시스템(400)과 동일한 구성 및 동일한 기능에 대한 설명은 생략하기로 한다.As shown in the figure, the carbon dioxide operating system 5000 according to another embodiment of the present invention has the same configuration and function as those of the carbon dioxide operating system 400 of FIG. 7 described above.

도 12를 참조하면, 이산화탄소 운영 시스템(500)은 도 7의 실시예에 따른 구성요소, 가이드 흡착탑(161a), 제 4 이산화탄소 회수라인(191), 가스배출 연결라인(197)을 포함한다.Referring to FIG. 12, the carbon dioxide operating system 500 includes components according to the embodiment of FIG. 7, a guide adsorption tower 161a, a fourth carbon dioxide recovery line 191, and a gas discharge connection line 197.

가이드 흡착탑(161a)은 흡착탑(160) 이전의 상기 이산화탄소 흡착라인(161)에 설치된다. The guide adsorption tower 161 a is installed in the carbon dioxide adsorption line 161 before the adsorption tower 160.

제 4 이산화탄소 회수라인(191)은 흡착탑(160) 전단의 상기 이산화탄소 흡착라인(161)의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 연결되고, 상기 이산화탄소 흡착라인(161)의 도중에 분기된 지점 근처의 상기 제 4 이산화탄소 회수라인(191)에는 제 5유량제어 밸브(192)가 설치된다.The fourth carbon dioxide recovery line 191 is branched in the middle of the carbon dioxide adsorption line 161 at the front end of the adsorption tower 160 and is connected to the carbon dioxide storage tank 110. The fourth carbon dioxide recovery line 191 is branched near the branching point of the carbon dioxide adsorption line 161 A fifth flow control valve 192 is installed in the fourth carbon dioxide recovery line 191 of the second flow control valve 191.

또한, 상기 제 5 유량제어 밸브(192) 후단의 상기 제 4 이산화탄소 회수라인(191)에는 제 1 열교환기(191a) 및 이산화탄소 분리막(191b)이 설치된다.A first heat exchanger 191a and a carbon dioxide separation membrane 191b are installed in the fourth carbon dioxide recovery line 191 downstream of the fifth flow control valve 192.

상기 분리막(191b)의 소재는 탈착된 이산화탄소와 재생가스를 분리할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하지만, 적어도 Cardo Polyamide, Dendrimer, Y-제오라이트, 실리카, 카본, 카본 실리카 중 적어도 어느 하나를 포함한다. The material of the separation membrane 191b may be any material capable of separating the desorbed carbon dioxide and the regeneration gas, but at least one of Cardo Polyamide, Dendrimer, Y-zeolite, silica, carbon and carbon silica is included.

가스배출 연결라인(197)은 상기 분리막(191b)으로부터 연장되어 가스배출라인(175)에 연결된다. A gas discharge connection line 197 extends from the separation membrane 191b and is connected to the gas discharge line 175.

제 2 열교환기(193a)는 제 2 가열장치(173) 전단의 재생가스 공급라인(171)에 설치될 수 있고, 이산화탄소 순환라인(193)은 제 4 이산화탄소 회수라인(191)에서 분기되어 상기 제 2 열교환기(193a)에 연결되고, 상기 제 2 열교환기(193a)로부터 다시 상기 제 4 이산화탄소 회수라인(191)로 연결될 수 있다. The second heat exchanger 193a may be installed in the regeneration gas supply line 171 at the upstream end of the second heating device 173 and the carbon dioxide circulation line 193 may be branched at the fourth carbon dioxide recovery line 191, 2 heat exchanger 193a and may be connected to the fourth carbon dioxide recovery line 191 from the second heat exchanger 193a.

이때, 상기 이산화탄소 순환라인(193)이 상기 제 4 이산화탄소 회수라인(191)에 연결되는 지점들 사이의 상기 제 4 이산화탄소 회수라인(191)에는 제 6 유량제어 밸브(193b)가 설치될 수 있다.At this time, a sixth flow control valve 193b may be installed in the fourth carbon dioxide recovery line 191 between the points where the carbon dioxide circulation line 193 is connected to the fourth carbon dioxide recovery line 191.

도 13은 도 12에 도시된 이산화탄소 운영 시스템에 따른 이산화탄소 운영 방법을 설명하기 위한 도이다.13 is a view for explaining a method of operating carbon dioxide according to the carbon dioxide operating system shown in FIG.

도 13 역시 도 8에서의 이산화탄소 운영 방법과 동일한 방법에 대한 설명은 생략하기로 하고, 도 13에 따른 이산화탄소 운영 방법을 살펴보면, 초기 이산화탄소 저장탱크(110)에 이산화탄소 공급 후, 혹은 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 저장된 이산화탄소를 운송 시, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에서 발생된 증발가스는 상기 이산화탄소 저장탱크(110)와 연결된 이산화탄소 흡착라인(161)을 통해 흡착탑(160)으로 이송된다. - ①13, description will be given of the same method as that of the carbon dioxide operating method in FIG. 8. In the carbon dioxide operating method shown in FIG. 13, after the carbon dioxide is supplied to the initial carbon dioxide storage tank 110 or the carbon dioxide storage tank The evaporation gas generated in the carbon dioxide storage tank 110 is transferred to the adsorption tower 160 through the carbon dioxide adsorption line 161 connected to the carbon dioxide storage tank 110. [ - ①

흡착탑(160)에서는 상기 증발가스 내의 이산화탄소만 선택적으로 흡착되고, 나머지 비 응축성 가스는 재생가스 공급라인(171)의 일부 및 가스배출라인(175)을 통하여 대기로 방출된다. - ②In the adsorption tower 160, only the carbon dioxide in the evaporated gas is selectively adsorbed, and the remaining non-condensable gas is discharged to the atmosphere through a part of the regeneration gas supply line 171 and the gas discharge line 175. - ②

이산화탄소 저장탱크(110)에 저장된 액상의 이산화탄소는 상기 이산화탄소 저장탱크(110) 내에 설치된 흡입펌프(123)에 의해 상기 이산화탄소 주입라인(121)을 통하여 이산화탄소 저장소(150)로 공급된다. - ③The liquid carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank 110 is supplied to the carbon dioxide storage 150 through the carbon dioxide injection line 121 by the suction pump 123 installed in the carbon dioxide storage tank 110. - ③

이 때, 이산화탄소 저장탱크(110)의 내부 압력을 일정하게 유지될 수 있도록, 가스배출라인(175)의 제 4 유량밸브(175a)를 잠그고, 재생가스 공급원(170)으로부터 재생가스가 재생가스 공급라인(171)을 통하여 상기 흡착탑(160)에 공급된다. 재생가스는 재생가스 공급라인(171)에 설치된 제 2 열교환기(193a)에 의해 미리 가열되고, 이후 제 2 가열장치(173)에 의해 가열되어 상기 흡착탑(160)에 공급된다. 가열온도는 대략 150℃이다. - ④At this time, the fourth flow valve 175a of the gas discharge line 175 is closed and the regeneration gas is supplied from the regeneration gas supply source 170 to the regeneration gas supply line 170 so that the internal pressure of the carbon dioxide storage tank 110 can be kept constant. And is supplied to the adsorption tower 160 through a line 171. The regeneration gas is previously heated by the second heat exchanger 193a provided in the regeneration gas supply line 171 and then heated by the second heating device 173 and supplied to the adsorption tower 160. [ The heating temperature is approximately 150 ° C. - ④

상기 재생가스에 의해 상기 흡착탑(160)에서 이산화탄소는 탈착되고, 상기 이산화탄소는 상기 제 4 이산화탄소 회수라인(191)을 통하여 상기 재생가스와 함께 상기 이산화탄소 순환라인(193)에 설치된 제 2 열교환기(193a)로 이송되도록 제 6 유량제어 밸브(193b)는 잠궈진다. 이후, 제 2 열교환기(193a)에서 유출된 상기 탈착된 이산화탄소와 재생가스는 상기 제 1 열교환기(191a)에서 냉각되고, 분리막(191b)에서 이산화탄소와 재생가스로 분리되고, 분리막(191b)에서 분리된 이산화탄소는 이산화탄소 저장탱크(110)로 공급되고, 재생가스는 가스배출 연결라인(197)과 가스배출라인(175)을 통하여 대기로 방출된다. - ⑤Carbon dioxide is desorbed from the adsorption tower 160 by the regeneration gas and the carbon dioxide is supplied to the second heat exchanger 193a provided in the carbon dioxide circulation line 193 together with the regeneration gas through the fourth carbon dioxide recovery line 191 The sixth flow control valve 193b is locked. Thereafter, the desorbed carbon dioxide and the regeneration gas flowing out of the second heat exchanger 193a are cooled in the first heat exchanger 191a, separated into carbon dioxide and regeneration gas in the separation membrane 191b, separated from the separation membrane 191b The separated carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank 110, and the regeneration gas is discharged to the atmosphere through the gas discharge connection line 197 and the gas discharge line 175. - ⑤

이때, 제 1 열교환기(191a)의 매체는 공기일 수 있다.At this time, the medium of the first heat exchanger 191a may be air.

이에 따라 이산화탄소 저장탱크의 흡입펌프(123)의 흡입압력을 일정하게 유지시켜 이산화탄소 저장소(150)에 원활하게 이산화탄소를 공급할 수 있다.Accordingly, the suction pressure of the suction pump 123 of the carbon dioxide storage tank can be maintained constant to supply carbon dioxide to the carbon dioxide storage 150 smoothly.

이산화탄소 저장소(150)에 이산화탄소가 모두 공급된 후, 상기 이산화탄소 저장탱크(110)에 공급된 이산화탄소는 육상 포집원으로 회수될 수 있다. After all the carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage tank 150, the carbon dioxide supplied to the carbon dioxide storage tank 110 may be recovered as a land capture source.

한편, 상기 저장된 이산화탄소가 이산화탄소 저장소에 모두 공급되고, 회항시, 상기 재생가스를 이용하여 흡착된 이산화탄소를 완전히 탈착할 수 있도록 제 2 열교환기의 가열온도를 높일 수 있다. 이때 제 2 열교환기는 선박의 엔진일 수 있다. 즉, 선박의 엔진에서 발생된 폐열을 이용하여 상기 재생가스를 150 ~ 320 ℃로 가열할 수 있다.On the other hand, the stored carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide storage, and the heating temperature of the second heat exchanger can be increased so that the adsorbed carbon dioxide can be completely desorbed by using the regeneration gas. The second heat exchanger may be an engine of the ship. That is, the regeneration gas can be heated to 150 to 320 ° C by using the waste heat generated from the engine of the ship.

이처럼 도 13에 따른 실시예에서는 이산화탄소 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 제거 및 회수하는 과정을 통하여 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 일정하게 유지 시킬 수 있고, 회수된 이산화탄소를 운송 중에 대기 중으로 방출없이 다시 포집원으로 회수할 수 있다.13, the internal pressure of the carbon dioxide storage tank can be kept constant through the process of removing and recovering the evaporation gas generated in the carbon dioxide storage tank, and the recovered carbon dioxide can be collected again It can be recovered in a circle.

또한, 불필요한 비 응축성 가스만을 대기로 방출함으로써 이산화탄소 저장탱크의 안전성 및 안정성을 더할 수 있다.In addition, safety and stability of the carbon dioxide storage tank can be improved by discharging only unnecessary condensable gas to the atmosphere.

또한, 이산화탄소 저장소에 이산화탄소를 주입할 때, 상기 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 일정하게 유지하도록 공급되는 피스톤 가스를 흡착된 이산화탄소를 활용함으로써 운영비를 절감할 수 있다.Further, when carbon dioxide is injected into the carbon dioxide storage, the operation cost can be reduced by utilizing the absorbed carbon dioxide, which is supplied to keep the internal pressure of the carbon dioxide storage tank constant.

한편, 흡착탑에서 이산화탄소 저장탱크의 내부 압력을 유지시키기 위한 이산화탄소의 탈착 양이 작을 경우, 도 1, 도 3 및 도 5에서와 같이, 제 1 이산화탄소 회수라인, 제 2 이산화탄소 회수라인, 제 3 이산화탄소 회수라인을 갖는 이산화탄소 재활용 수단을 이용하여 상기 이산화탄소 저장탱크에 기화된 이산화탄소를 추가된 공급할 수 있다. 이에 따라 이산화탄소 저장탱크의 압력을 일정하게 유지시켜 안정적으로 이산화탄소 저장소에 주입할 수 있다.On the other hand, when the desorption amount of carbon dioxide for maintaining the internal pressure of the carbon dioxide storage tank in the adsorption tower is small, as shown in FIGS. 1, 3 and 5, the first carbon dioxide recovery line, the second carbon dioxide recovery line, Carbon dioxide recycling means having a line can be used to additionally supply carbon dioxide vaporized into the carbon dioxide storage tank. Accordingly, the pressure of the carbon dioxide storage tank can be kept constant and injected into the carbon dioxide storage tank stably.

본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims, It is obvious.

110: 이산화탄소 저장탱크 111: 이산화탄소 공급라인
112: 기상 이산화탄소 공급라인 112a: 제 3 유량제어밸브
112b: 노즐 113: 액상 이산화탄소 공급라인
113a: 제 4 유량제어밸브 121: 이산화탄소 주입라인
125: 가압펌프 127: 기화장치
129: 제 3 가열장치 130: 이산화탄소 임시 저장소
133: 제 1 기화용 열교환기110: Carbon dioxide storage tank 111: Carbon dioxide supply line
112: meteorological carbon dioxide supply line 112a: third flow control valve
112b: nozzle 113: liquid carbon dioxide supply line
113a: fourth flow control valve 121: carbon dioxide injection line
125: pressurizing pump 127: vaporizer
129: Third heating device 130: Carbon dioxide temporary storage
133: First heat exchanger for vaporization

Claims (29)

이산화탄소 저장탱크에 임시 저장된 이산화탄소를 이산화탄소 저장소까지 공급하기 위한 이산화탄소 주입라인;
상기 이산화탄소 주입라인에 설치된 가압펌프, 기화장치 및 제 1 가열장치;
상기 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장소에 공급 시, 상기 이산화탄소 저장탱크의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 재활용하는 이산화탄소 재활용 수단;
이산화탄소 임시 저장소에서 상기 이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소 공급라인;
상기 이산화탄소 공급라인에서 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크 상부와 연결된 기상 이산화탄소 공급라인; 및
상기 이산화탄소 저장탱크 하부에 연결된 액상 이산화탄소 공급라인
을 포함하는 이산화탄소 운영 시스템.A carbon dioxide injection line for supplying temporarily stored carbon dioxide to a carbon dioxide storage tank;
A pressure pump, a vaporizer, and a first heating device installed in the carbon dioxide injection line;
Carbon dioxide recycling means for recycling carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank to maintain a constant pressure in the carbon dioxide storage tank when supplying the carbon dioxide to the carbon dioxide storage;
A carbon dioxide supply line for supplying the carbon dioxide from the carbon dioxide temporary storage;
A gaseous carbon dioxide supply line branched from the carbon dioxide supply line and connected to an upper portion of the carbon dioxide storage tank; And
Liquid carbon dioxide supply line connected to the lower carbon dioxide storage tank
And a carbon dioxide operating system. 제 1항에 있어서,
상기 이산화탄소 재활용 수단은
상기 가압펌프 전단의 상기 이산화탄소 주입라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결되는 제 1 이산화탄소 회수라인과
상기 제 1 이산화탄소 회수라인에 설치된 제 1기화용 열교환기를 포함하는 이산화탄소 운영 시스템.The method of claim 1,
The carbon dioxide recycling means
A first carbon dioxide recovery line branching in the middle of the carbon dioxide injection line at the front end of the pressure pump and connected to the carbon dioxide storage tank;
A carbon dioxide operating system comprising a first vaporization heat exchanger installed in the first carbon dioxide recovery line. 제 1항에 있어서,
상기 이산화탄소 재활용 수단은
상기 이산화탄소 저장탱크 내에 설치된 배출펌프에서 인출되어 다시 상기 이산화탄소 저장탱크와 연결되는 제 2 이산화탄소 회수라인과
상기 제 2 이산화탄소 회수라인에 설치된 제 2기화용 열교환기를 포함하는 이산화탄소 운영 시스템.The method of claim 1,
The carbon dioxide recycling means
A second carbon dioxide recovery line withdrawn from the discharge pump installed in the carbon dioxide storage tank and connected to the carbon dioxide storage tank again;
A carbon dioxide operating system comprising a second vaporization heat exchanger installed in the second carbon dioxide recovery line. 제 1항에 있어서,
상기 이산화탄소 재활용 수단은
상기 기화장치 후단의 상기 이산화탄소 주입라인의 도중에 분기되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 연결된 제 3 이산화탄소 회수라인을 포함하는 이산화탄소 운영 시스템.The method of claim 1,
The carbon dioxide recycling means
And a third carbon dioxide recovery line branched in the middle of the carbon dioxide injection line at the rear of the vaporizer and connected to the carbon dioxide storage tank. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 기상 이산화탄소 공급라인에는 다수의 노즐이 설치되는 이산화탄소 운영 시스템.The method of claim 1,
Carbon dioxide operating system is provided with a plurality of nozzles in the gaseous carbon dioxide supply line. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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