KR101416546B1 - System for capturing gas using absorbent or adsorbent and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 포집 또는 혼합기체 분리 시 소요되는 에너지를 줄임으로써 가스 포집 시 비용을 현저히 줄일 수 있는 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 종래에는 흡수가 낮은 온도에서 잘 이루어지므로 흡수탑(ABSORBER)쪽에 들어가는 스트림의 온도도 낮게 운전해야한다고 판단하며 연구되었지만 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에서는 종래와 다르게 높은 온도의 스트림을 흡수탑(ABSORBER)에 투입하는 공정을 구성하였으며 이에 따라 공정에서 필요로 하는 에너지가 크게 절감됨을 확인할 수 있었고, 또한 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)을 적용함으로써 에너지가 크게 절감되는 것을 확인하였고, 이러한 구성들에 의해 본원발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 따르면 종래기술에 비해 에너지 사용을 획기적으로 줄일 수 있게 되는 것이다. The present invention relates to a gas collecting system using an absorbent or an adsorbent, and more particularly, to a gas collecting system using an absorbent or an adsorbent capable of reducing the energy required for gas collection or gas separation, . For this purpose, it has been conventionally studied that the temperature of the stream entering the absorber should be low because the absorption is well performed at a low temperature. However, in the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention, The process of injecting the stream into the absorber was confirmed. It was confirmed that the energy required for the process was greatly reduced, and the energy was greatly reduced by applying the gas discharge stream. According to the gas absorption system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention, the use of energy can be remarkably reduced as compared with the prior art.

Figure R1020120081243
Figure R1020120081243

Description

흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR CAPTURING GAS USING ABSORBENT OR ADSORBENT AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a gas capturing system using an absorbent or an adsorbent,

본 발명은 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 포집 시 또는 혼합기체를 분리할 때 소요되는 에너지를 줄일 수 있음으로 인해 가스 포집 시 비용을 현저히 줄일 수 있는 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas collecting system using an absorbent or an adsorbent, and more particularly, to a gas collecting system using an absorbent or an adsorbent which can reduce energy required for gas collection or gas separation, To a gas collecting system using the same.

일반적으로, 산업화가 시작된 19세기부터 산업에서 사용되는 석탄, 석유, LNG 등의 화석연료의 사용 증가로 인하여 대기 중에 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S), 이산화질소(NO2), 황산화탄소(COS) 또는 이산화황(SO2) 등의 산성 가스 농도가 급격하게 증가하고 있었고, 이러한 산성 가스, 특히 이산화탄소는 지구를 온난화시킨다는 것이 밝혀지면서, 세계적으로 배출 및 처리에 대한 규제가 엄격해지고 있다. Generally, since the industrialization began in the 19th century, the use of fossil fuels such as coal, petroleum and LNG in the industry has led to increased use of carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S), nitrogen dioxide (NO 2 ) (COS) or sulfur dioxide (SO 2 ) have been increasing rapidly, and these acid gases, especially carbon dioxide, have been found to cause global warming, and regulations on emission and disposal have become strict worldwide.

이러한 규제의 일환으로 1992년 6월 브라질 리우에서 열린 환경과 개발에 관한 UN 회의를 통하여 지구온난화에 대한 국제적 관심을 불러 일으켰고, 미국과 일본을 포함한 선진국들은 지구온실가스 배출량을 1990년 대비 5.2% 감축하기로 합의하는 등 산성가스 저감방안에 대한 국제적 합의가 이루어졌다. As part of these regulations, the United Nations Conference on Environment and Development held in Rio in Brazil in June 1992 inspired global interest in global warming. Developed countries, including the United States and Japan, reduced global GHG emissions by 5.2% There is an international consensus on the reduction of acid gases, including the following agreements.

이러한 이산화탄소 배출의 증가를 억제하기 위해, 이산화탄소 배출감소를 위한 에너지절약기술, 이산화탄소의 포집 및 저장 기술(Carbon dioxide capture and storage: CCS), 이산화탄소를 이용하거나 고정화시키는 기술 및 이산화탄소를 배출하지 않는 대체에너지 기술 등 다양한 기술들이 개발되어 오고 있다.In order to curb the increase in carbon dioxide emissions, energy-saving technologies for reducing carbon dioxide emissions, carbon dioxide capture and storage (CCS), technologies to use or immobilize carbon dioxide, and alternative energy sources that do not emit carbon dioxide And various technologies have been developed.

이 중에서 상기 이산화탄소의 포집 및 저장 기술(CCS)은 발전소 및 산업시설에서 대량으로 나오는 온실 가스를 가장 효과적으로 처리할 수 있는 기술로 인식되어 G-8과 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 및 IEA(International Energy Agency)등 국제 유력기구에서 기술개발과 활용을 적극적으로 독려하고 있으며, 또한 CCS 기술 중 포집기술이 전체 비용의 상당 부분을 차지하고 있다. Among them, the CO2 capture and storage technology (CCS) is recognized as the most effective technology for treating greenhouse gases emitted from large-scale power plants and industrial facilities. G-8, IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) Energy Agency and other international organizations are actively encouraging the development and utilization of technology. In addition, capture technology among CCS technologies accounts for a large part of the total cost.

지금까지 연구되고 있는 기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법 및 심냉법 등이 있으며 이 중 흡수법은 상용화를 바로 앞두고 있어 매우 활발하게 연구되고 있다. 특히, 흡수법은 대용량의 가스를 처리하는데 용이하며, 저 농도의 가스분리에 적합하여 대부분의 산업체 및 발전소로의 적용이 용이하다. 그 결과 현재 에이비비 러머스 크레스트(ABB lummus Crest)사의 공정이 트로나(Trona, CA, USA) 및 쉐디 포인트(Shady Point, Oklahoma, USA)에서 흡수법이 운전되고 있다.Techniques that have been studied so far include the absorption method, the adsorption method, the membrane separation method, and the seawater absorption method. Among them, the absorption method is being studied very actively in advance of commercialization. Particularly, the absorption method is easy to treat a large amount of gas, and is suitable for gas separation of a low concentration, so that it can be easily applied to most industries and power plants. As a result, ABB lummus Crest process is now in operation at Trona (CA, USA) and Shady Point (Oklahoma, USA).

이러한 종래기술로는 한국 공개특허공보 제2012-0032123호에서 "이산화탄소를 흡수 분리하는 이산화탄소 포집공정과; 보일러에서 연료 연소를 통해 증기를 발생시키고, 응축된 증기를 급수 가열기를 통해 가열시켜 상기 보일러에 공급시키는 화력발전 공정과; 이산화탄소 포집공정에서 사용된 스팀을 수질 조건에 따라 화력발전 공정의 급수 가열기의 급수 측 또는 가열원 측으로 보내는 보일러 급수기 공급 공정을 포함하는 산성가스 분리용 저 에너지 재생공정 및 장치"를 기재하고 있고, 또한 한국 등록특허공보 제10-0983677호에서 "흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 탈거탑을 구비한 산성 가스 흡수 분리 시스템에 있어서, 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 탈거탑에 공급하는 흡수제 공급 라인; 및 상기 탈거탑에서 나온 처리 가스를 리플럭스 드럼에 공급하는 처리 가스 공급 라인을 포함하여, 상기 흡수제 공급 라인 및 상기 처리 가스 스트림이 상호 교차하여 상기 흡수제가 상기 처리 가스의 열을 흡수하도록 하고, 보일러로부터 생성된 증기를 상기 흡수탑으로 공급하되, 상기 흡수제 공급 라인과 교차하는 증기 공급 라인을 더 포함하여, 상기 흡수제가 상기 증기의 열을 더 흡수하도록 하는 것을 특징으로 하는 산성 가스 흡수 분리 시스템."을 기재하고 있다.Such prior art is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0032123, entitled "Carbon dioxide capture process for absorbing and separating carbon dioxide, generation of steam through combustion of fuel in a boiler, heating of condensed steam through a feedwater heater, A low energy regeneration process and apparatus for separating the acid gas, including a boiler feeder feeding process for sending the steam used in the carbon dioxide capture process to the water supply side or the heating source side of the feed water heater of the thermal power generation process according to water quality conditions Korean Patent Registration No. 10-0983677 discloses an acid gas absorption separation system having an absorption tower for absorbing an acid gas using an absorbent and a stripping tower for separating the processing gas from the absorbent, , The absorbent absorbing the acidic gas in the absorption tower is introduced into the de- And a process gas supply line for supplying the process gas from the de-stacking tower to the reflux drum so that the absorbent supply line and the process gas stream cross each other, Further comprising a vapor supply line for supplying vapor generated from the boiler to the absorber and intersecting the absorber supply line such that the absorber further absorbs heat of the vapor. Gas absorption separation system. "

상술한 종래기술 및 이러한 흡수법에 의한 일례인 종래의 습식흡수제를 이용한 이산화탄소(CO2)포집 시스템을 도시한 구성도인 도 2를 보면, 흡수탑에서 배출되는 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)은 많은 양의 흡수열을 포함하고 있지만 온도가 낮으므로 더 이상 쓰이지 않고 냉매와 열교환하며 냉각되어 버려지고 있고, 리치인 스트림(RICHIN STREAM)이 탈거탑(STRIPPER)으로 들어가면서 탈거탑에 필요한 충분한 열을 공급하지 못하므로, 그 결과 탈거탑(STRIPPER)의 리보일러(REBOILER)에서 추가로 가열해야 하는 많은 열량이 소모되는 단점이 있다. 즉 종래 발전소의 배기가스에서 이산화탄소만을 포집하기 위한 다양한 공정 중 특히 습식 흡수제(주로 아민 계열)를 이용한 포집 공정들은 이산화탄소 가스를 포집하는데 소요되는 에너지가 매우 커서 고비용이 소요된다는 단점이 있다.Referring to FIG. 2, which is a schematic diagram showing a carbon dioxide (CO 2 ) collection system using a conventional wet adsorbent, which is one example of the above-described prior art and this absorption method, a gas discharge stream (GASOUT STREAM) It contains the positive absorption heat but it is not used anymore because it is low temperature. It is cooled and discolored by heat exchange with the refrigerant, and rich in stream (RICHIN STREAM) enters the stripper and does not supply enough heat As a result, there is a disadvantage that much heat is required to be further heated in the REBOILER of the stripper. That is, among the various processes for capturing only carbon dioxide from the exhaust gas of the conventional power plant, the collection processes using the wet absorbent (mainly amine type) have a disadvantage that the energy required to collect the carbon dioxide gas is very large and high cost is required.

한국 공개특허공보 제2012-0032123호Korea Patent Publication No. 2012-0032123 한국 등록특허공보 제10-0983677호Korean Patent Registration No. 10-0983677

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 가스 포집 또는 혼합기체 분리 시 소요되는 에너지를 줄임으로써 가스 포집 시 비용을 현저히 줄일 수 있는 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템을 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a gas collection system using an absorbent or an adsorbent that can reduce the energy required for gas collection or gas separation, .

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment thereof.

상기 목적은, 배가스 중 일부를 흡수 또는 흡착하여 흡수 또는 흡착된 성분은 리치아웃 스트림으로 배출하고 흡수 또는 흡착되지 않은 성분은 가스배출 스트림으로 배출하는 흡수탑(1)과, 상기 흡수탑(1)에서 배출된 가스배출 스트림에 포함된 흡수열에 추가적인 열을 공급하는 제1 열교환기(3)와, 상기 제 1열교환기(3)에서 열교환되어 온도가 상승된 벤트 스트림의 열을 상기 흡수탑(1)에서 배출된 리치아웃 스트림의 일부인 투히터 스트림에 전달하는 제2 열교환기(4)와, 상기 제2 열교환기(4)에서 열교환된 스트림을 냉각 및 기액 분리시켜 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 상기 흡수탑(1)과 연결된 스트림으로 배출하는 제1 냉각기(6)와, 상기 제2 열교환기(4)에서 흡수열을 전달받은 리치인 스트림과 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부가 전달되는 탈거탑(2)으로서, 린아웃 스트림은 상기 흡수탑(1)으로 배출하고 이산화탄소 배출 스트림은 제2 냉각기(7)로 배출하는 탈거탑(2)과, 상기 이산화탄소 배출 스트림을 냉각 및 기액 분리하여 포집된 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 다시 상기 탈거탑(2)으로 보내는 제2 냉각기(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 의해 달성된다.The above object is achieved by an absorption tower (1) for absorbing or adsorbing a part of an exhaust gas to discharge a component absorbed or adsorbed to a rich out stream and an absorptive or non-adsorbed component to a gas exhaust stream, A first heat exchanger 3 for supplying additional heat to the absorption heat contained in the gas exhaust stream discharged from the first heat exchanger 3 and a second heat exchanger 3 for heat- A second heat exchanger 4 for delivering the heat-exchanged stream in the second heat exchanger 4 to a two-heater stream that is part of the rich out stream discharged from the second heat exchanger 4; A first cooler 6 for discharging the waste water to a lower portion of the absorption tower 1 and discharging the waste water to a stream connected to the absorption tower 1; The rich out A stripping tower (2) to which a part of the stream is delivered, comprising a stripping tower (2) for discharging a lean out stream to the absorber (1) and a carbon dioxide discharge stream to a second cooler (7) And a second cooler (7) for discharging the collected gas to the upper portion and discharging the liquid to the lower portion and sending the recovered gas to the deodorizer (2). The gas collection system using the absorbent or adsorbent Lt; / RTI >

여기서, 상기 제1 열교환기(3)에서 상기 가스배출 스트림은 상기 가스배출 스트림의 온도보다 더 높은 온도의 스트림과 열교환되는 것을 특징으로 한다.Here, in the first heat exchanger (3), the gas discharge stream is heat-exchanged with a stream of a temperature higher than the temperature of the gas discharge stream.

바람직하게는, 상기 탈거탑(2)과 상기 제2 냉각기(7) 사이에 제3 열교환기(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, a third heat exchanger (5) is further provided between the demoulding tower (2) and the second cooler (7).

바람직하게는, 상기 제3 열교환기(5)는 상기 탈거탑(2)에서 배출된 상기 이산화탄소 배출 스트림의 열을 리치아웃 스트림의 일부 스트림에 열을 전달하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, said third heat exchanger (5) transfers heat from said stream of carbon dioxide discharge stream discharged from said stripping column (2) to a stream of a rich out stream.

바람직하게는, 상기 탈거탑(2)에서 배출된 이산화탄소 배출 스트림은 상기 제3 열교환기(5)로 배출되고, 상기 제3 열교환기(5)을 통해 낮은 온도로 열교환된 스트림은 상기 제2 냉각기(7)로 배출하고, 상기 제3 열교환기(5)을 통해 열을 전달받은 스트림은 상기 탈거탑(2)으로 배출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the carbon dioxide discharge stream discharged from the stripping tower 2 is discharged to the third heat exchanger 5, and the stream heat-exchanged at a low temperature through the third heat exchanger 5 flows through the second cooler 5, (7), and the stream having passed through the third heat exchanger (5) is discharged to the demolition tower (2).

바람직하게는, 상기 제1 냉각기(6)에서 배출하는 상기 흡수탑(1)과 연결된 스트림은 메이크업 스트림과 더 합쳐져서 상기 흡수탑(1)으로 들어가는 것을 특징으로 한다.Preferably, the stream connected to the absorber (1), which is discharged from the first cooler (6), is further combined with a makeup stream to enter the absorption tower (1).

바람직하게는, 상기 리치아웃 스트림에는 펌프가 설치된 것을 특징으로 한다.Preferably, the rich out stream is provided with a pump.

바람직하게는, 상기 가스배출 스트림은 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Advantageously, said gas exhaust stream is at least one or more.

또한 상기 목적은 배가스 중 일부를 흡수 또는 흡착하는 흡수탑(1)과, 상기 흡수탑(1)에서 배출된 가스배출 스트림에 포함된 흡수열에 추가적인 열을 공급하는 제1 열교환기(3)와, 상기 제 1열교환기(3)에서 열교환되어 온도가 상승된 벤트 스트림의 열이 전달되는 탈거탑(2)으로서 이산화탄소 배출 스트림을 배출하고 린아웃 스트림은 상기 흡수탑(1)으로 배출하는 것을 특징으로 하는 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 의해 달성된다.A first heat exchanger (3) for supplying additional heat to the absorption heat contained in the gas exhaust stream discharged from the absorption tower (1), and a second heat exchanger (2) through which the heat of the vent stream is exchanged in the first heat exchanger (3) and the temperature of which is increased is discharged, the carbon dioxide discharge stream is discharged and the lean out stream is discharged to the absorption tower And a gas absorption system using an adsorbent or an adsorbent.

여기서, 상기 제 1열교환기(3)에서 열교환되어 온도가 상승된 벤트 스트림의 열을 상기 흡수탑(1)에서 배출된 리치아웃 스트림의 일부인 투히터 스트림에 전달하는 제2 열교환기(4)를 더 포함하고, 상기 제2 열교환기(4)에서 흡수열을 전달받은 리치인 스트림이 상기 탈거탑(2)으로 전달되는 것을 특징으로 한다.Here, a second heat exchanger (4) for transferring the heat of the vent stream having been heat-exchanged in the first heat exchanger (3) to the two-heater stream as a part of the rich out stream discharged from the absorption tower And the rich in stream having passed the absorption heat in the second heat exchanger (4) is transferred to the demounting tower (2).

바람직하게는, 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부가 상기 탈거탑(2)으로 더 전달되는 것을 특징으로 한다.Preferably, a part of the rich outflow discharged from the absorption tower 1 is further transferred to the demounting tower 2.

바람직하게는, 상기 제2 열교환기(4)에서 열교환된 스트림을 냉각 및 기액 분리시켜 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 상기 흡수탑(1)과 연결된 스트림으로 배출하는 제1 냉각기(6)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, a first cooler (not shown) for cooling and vapor-liquid separating the heat-exchanged stream in the second heat exchanger 4 and discharging the gas to the upper portion and discharging the liquid to the lower portion and discharging the liquid to the stream connected to the absorption tower 1 6).

바람직하게는, 상기 탈거탑(2)에서 배출된 이산화탄소 배출 스트림을 냉각 및 기액 분리하여 포집된 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 다시 상기 탈거탑(2)으로 보내는 제2 냉각기(7)을 더 포함하되, 상기 탈거탑(12)은 린아웃 스트림을 상기 흡수탑(1)으로 배출하고 이산화탄소 배출 스트림은 상기 제2 냉각기(7)로 배출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the carbon dioxide discharge stream discharged from the stripping tower 2 is cooled and gas-liquid separated to discharge the collected gas to the upper part, discharge the liquid to the lower part, and send the collected gas to the second demolition tower 2 , Wherein the stripping tower (12) discharges the lean out stream to the absorber (1) and the carbon dioxide discharge stream to the second cooler (7).

또한 상기 목적은 흡수탑과 탈거탑을 포함하는 가스 포집 시스템에서 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법에 있어서, 흡수탑에서 배출되는 가스배출 스트림에 포함된 흡수열을 가열하여 재사용하는 것을 특징으로 하는 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is also achieved by a gas absorption method using a sorbent or an adsorbent in a gas collection system including an absorption tower and a stripping tower, wherein the absorption heat contained in the gas discharge stream discharged from the absorption tower is heated and reused Or a gas collection method using an adsorbent.

여기서, 상기 가열된 흡수열은 탈거탑에서 필요한 열로 사용되는 것을 특징으로 한다.Here, the heated absorption heat is used as necessary heat in the demoulding tower.

바람직하게는, 상기 탈거탑에서 배출되는 린아웃 스트림을 뜨거운 상태로 상기 흡수탑으로 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the lean outflow discharged from the demoulding tower is transferred to the absorption tower in a hot state.

바람직하게는, 상기 흡수탑에서 배출되는 리치아웃 스트림의 일부를 상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 배출 스트림과 열교환시켜 상기 탈거탑으로 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, a part of the rich outflow discharged from the absorption tower is heat-exchanged with the carbon dioxide discharge stream discharged from the deodorization tower, and is transferred to the deodorization tower.

본 발명에 따르면, 종래의 가스 포집(혼합 기체 분리) 공정의 흡수탑 또는 흡착탑 및 탈거탑 또는 탈착탑 구성에 열통합 개념을 적용함으로써, 흡수제나 흡착제를 이용하여 가스를 포집(혼합기체 분리)할 때 소요되는 에너지를 줄일 수 있음으로 인해 가스 포집 시 비용을 현저히 줄일 수 있는 등의 효과가 있다.According to the present invention, by applying the thermal integration concept to the absorption tower or adsorption tower and the stripping tower or the desorption tower in the conventional gas collection (gas mixture separation) process, it is possible to collect (mix gas separation) the gas using the absorbent or adsorbent It is possible to reduce the energy required for gas collection, thereby significantly reducing the cost of gas collection.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식흡수제를 이용한 CO2 포집 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 종래의 습식흡수제를 이용한 CO2 포집 시스템을 도시한 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a CO 2 trapping system using a wet absorbent according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing a CO 2 collection system using a conventional wet absorbent.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of illustration only for the purpose of more particularly illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments .

본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 종래 기술에 열통합 개념을 이용하여 종래 기술의 구성을 일부 변경 또는 추가함으로써 종래 기술보다 사용 에너지를 크게 절감할 수 있다는데 그 의의가 있다. 즉 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 종래의 가스 포집(혼합 기체 분리) 공정의 흡수탑 또는 흡착탑 및 탈거탑 또는 탈착탑 구성에 열통합 개념을 적용함으로써, 흡수제나 흡착제를 이용하여 가스를 포집(혼합기체 분리)할 때 소요되는 에너지를 줄임으로써 가스 포집 시 비용을 현저히 줄일 수 있게 되는 것이다.It is significant that the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention can significantly reduce the energy used in the prior art by partially modifying or adding the configuration of the prior art using the heat integration concept in the prior art. That is, the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention can be applied to the absorption tower or the adsorption tower and the stripping tower or the desorption tower in the conventional gas collection (mixed gas separation) By reducing the energy required to collect gas (gas mixture separation), the cost of gas collection can be significantly reduced.

본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에서 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법은 혼합기체 분리 방법에도 해당될 수 있는 것으로서 흡수제나 흡착제를 이용하여 혼합기체를 분리하거나 특정 기체의 포집이 필요한 모든 분야에 적용가능한 방법이며, 예컨대 이산화탄소(CO2) 포집, 산소 분리 또는 황화수소(H2S), 이산화질소(NO2), 황산화탄소(COS) 또는 이산화황(SO2) 등의 산성 가스 포집 등의 분야에 적용 가능하다.In the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention, the gas collection method using the absorbent or the adsorbent may be also applicable to the method of separating the mixed gas. That is, the mixed gas may be separated using the absorbent or the adsorbent, (CO 2 ) trapping, oxygen separation or trapping of acidic gas such as hydrogen sulfide (H 2 S), nitrogen dioxide (NO 2 ), carbon dioxide sulfide (COS) or sulfur dioxide (SO 2 ) Lt; / RTI >

따라서 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 발전소나 공장 등에서 배출되는 연소(혼합)가스 등의 분리나 포집이 필요로 하는 곳에 적용가능한 방법이며 필요한 위치에 본 발명을 설치하고 해당 가스에 적합한 흡수제 또는 흡착제를 설정하여 운전하면 된다.Therefore, the gas collection system using the absorbent or adsorbent according to the present invention is applicable to a place where separation or collection of combustion (mixed) gas discharged from a power plant or a factory is required, and the present invention is installed in a necessary position, A suitable adsorbent or adsorbent may be set and operated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식흡수제를 이용한 이산화탄소(CO2)포집 시스템을 도시한 구성도이며, 이를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 CO2 포집 시스템의 구성 및 작용효과에 대해 보다 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 명세서에서 "흡수"와 "흡착"은 서로 혼용하여 사용될 수 있고, "탈착"과 "탈거"도 서로 혼용하여 사용될 수 있다. 또한 하기 실시예에서 "리치(RICH)"는 "이산화탄소를 흡수한 흡수제로서 이산화탄소가 농후한 상태"를 나타내고, "린(LEAN)"은 "이산화탄소를 탈거한 흡수제로서 이산화탄소가 희박한 상태"를 각각 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a carbon dioxide (CO 2 ) collection system using a wet absorbent according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a CO 2 collection system using an absorbent or an adsorbent according to an embodiment of the present invention The configuration and operation effects will be described in more detail. In the specification of the present invention, "absorption" and "adsorption" can be used in combination with each other, and "desorption" and "stripping" can also be used in combination. In the following examples, "RICH" indicates "a state in which carbon dioxide is rich as an absorbent absorbing carbon dioxide ",and" LEAN "indicates a state in which carbon dioxide is lean as an absorbent for removing carbon dioxide .

한편, 본 실시예에서는 이산화탄소(CO2) 포집에 대한 것이나 그 외 산소 분리 또는 황화수소(H2S), 이산화질소(NO2), 황산화탄소(COS) 또는 이산화황(SO2) 등의 산성 가스의 포집 등 다양한 용도로 적용 가능함은 물론이다. On the other hand, in this embodiment, carbon dioxide (CO 2) would for collecting other oxygen separation or hydrogen sulfide (H 2 S), nitrogen dioxide (NO 2), sulfuric acid, carbon dioxide (COS) or sulfur dioxide (SO 2) capture of acid gases such as And the like.

도 1에 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 배가스 중 일부를 흡수 또는 흡착하여 흡수 또는 흡착된 성분은 리치아웃 스트림으로 배출하고 흡수 또는 흡착되지 않은 성분은 가스배출 스트림으로 배출하는 흡수탑(1)과, 상기 흡수탑(1)에서 배출된 가스배출 스트림에 포함된 흡수열에 추가적인 열을 공급하는 제1 열교환기(3)와, 상기 제 1열교환기(3)에서 열교환되어 온도가 상승된 벤트 스트림의 열을 상기 흡수탑(1)에서 배출된 리치아웃 스트림의 일부인 투히터 스트림에 전달하는 제2 열교환기(4)와, 상기 제2 열교환기(4)에서 열교환된 스트림을 냉각 및 기액 분리시켜 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 상기 흡수탑(1)과 연결된 스트림으로 배출하는 제1 냉각기(6)와, 상기 제2 열교환기(4)에서 흡수열을 전달받은 리치인 스트림과 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부가 전달되는 탈거탑(2)으로서, 린아웃 스트림은 상기 흡수탑(1)으로 배출하고 이산화탄소 배출 스트림은 제2 냉각기(7)로 배출하는 탈거탑(2)과, 상기 이산화탄소 배출 스트림을 냉각 및 기액 분리하여 포집된 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 다시 상기 탈거탑(2)으로 보내는 제2 냉각기(7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 1, the gas absorption system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention absorbs or adsorbs a part of the exhaust gas so that the components absorbed or adsorbed are discharged as a rich out stream, A first heat exchanger (3) for supplying additional heat to the absorption heat contained in the gas exhaust stream discharged from the absorption tower (1), and a second heat exchanger A second heat exchanger 4 for transferring the heat of the vent stream having been heated and exchanged in the absorption tower 1 to a two-heater stream which is a part of the rich out stream discharged from the absorption tower 1, A first cooler 6 for cooling and vapor-liquid separating the heat-exchanged stream from the absorption tower 1, discharging the gas to the upper portion, discharging the liquid to the lower portion and discharging the stream to a stream connected to the absorption tower 1, (2) to which a portion of the rich out stream discharged from the absorption tower (1) is transferred, and a rich out stream which is transferred to the absorption tower (1) (2) for discharging the carbon dioxide discharge stream to the second cooler (7), and a second gas-liquid separator (2) for separating the carbon dioxide discharge stream by cooling and gas-liquid separation, And a second cooler (7) for sending the second coolant to the second cooler (2).

먼저, 포집하려는 이산화탄소(CO2)를 포함하는 배가스(FLUE GAS)를 흡수탑(1, ABSORBER)에 투입하면 흡수제 또는 흡착제와 반응한 후에 이산화탄소는 흡수 또는 흡착되어 하부의 리치아웃 스트림(RICHOUT STREAM)으로 배출되고, 흡수 또는 흡착되지 않은 발전소 배가스는 상부의 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)을 통해 상부로 빠져나간다. First, when a flue gas containing carbon dioxide (CO 2 ) to be captured is put into an absorption tower (1, ABSORBER), carbon dioxide is absorbed or adsorbed after being reacted with an absorbent or an adsorbent to form a rich out stream (RICHOUT STREAM) , And the power plant flue gas that is not absorbed or adsorbed exits through the upper gas out stream (GASOUT STREAM).

상기 이산화탄소를 회수한 흡수제의 일부는 리치아웃 스트림(RICHOUT STREAM)과 이에 설치된 펌프(8)을 통해 탈거탑(2, STRIPPER)의 상단에 유입되어 탈착 또는 탈거되며, 분리(포집)된 기체의 한 성분(이산화탄소)은 이산화탄소 배출 스트림(CO2OUT STREAM)을 통해 배출된다. 한편, 제3 열교환기(5)를 더 포함하는 실시예에서는 상기 이산화탄소를 회수한 흡수제의 일부는 상기 리치아웃 스트림(RICHOUT STREAM)과 이에 설치된 펌프(8) 및 제3 열교환기(5)을 통해 탈거탑(2, STRIPPER)의 상단에 유입될 수 있다(16 STREAM).A part of the absorbent recovered from the carbon dioxide is introduced into the upper part of the stripper 2 through a rich out stream and a pump 8 installed thereon to be desorbed or removed, The component (carbon dioxide) is discharged through the CO 2 OUT STREAM. On the other hand, in the embodiment further including the third heat exchanger 5, a part of the absorbent recovering the carbon dioxide is separated from the rich out stream (RICHOUT STREAM) through the pump 8 and the third heat exchanger 5 Can be introduced into the top of the stripper (2, STRIPPER) (16 STREAM).

다음으로, 상기 흡수탑(1)의 상부로 배출된 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)에 포함되어 있는 흡수열에 추가적으로 필요한 온도까지 열이 공급되도록 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)보다 더 높은 온도의 스트림과 열교환시키는 제1 열교환기(3, B5)을 이용한다. 이 때 상기 가스배출 스트림은 적어도 하나 이상, 즉 스트림을 하나 또는 여러 개로 나누어 구성할 수도 있다.Next, a stream having a temperature higher than that of the gas discharge stream (GASOUT STREAM) is supplied to the absorber (1) so that heat is supplied to a further required temperature in addition to the absorption column included in the gas discharge stream The first heat exchanger (3, B5) is used. At this time, the gas discharge stream may be divided into at least one or more streams, that is, one or more streams.

이렇게 상승된 온도를 가진 벤트 스트림(VENT STREAM)은 다시 리치아웃 스트림(RICHOUT STREAM)의 일부인 투히터 스트림(TOHEATER STREAM)과 제2 열교환기(4)를 통하여 열교환됨으로써 흡수열이 투히터 스트림에 전달되게 된다. The vent stream having such an elevated temperature is again subjected to heat exchange through a second heater exchanger 4, which is a part of the rich out stream (RICHOUT STREAM), so that the absorption heat is transferred to the two- .

상기 제2 열교환기(4)를 통하여 열교환이 다 끝난 스트림(5 STREAM)은 제1 냉각기(6)를 통해 냉각 및 기액 분리되어 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출되어 다시 흡수탑(1, ABSORBER)로 되돌아간다(11 STREAM, 6 STREAM). 이때 메이커업 스트림(MAKEUP STREAM)과 같이 혹은 따로 흡수탑(1)으로 들어갈 수 있다. 상기 메이커업 스트림을 따로 투입하면 각각의 스트림에 맞는(흡수가 잘되는) 지점에 최적화하여 각각 투입이 가능하고, 메이커업 스트림을 같이 투입하면 흡수관점에서 최적치보다는 조금 못하지만 장치가 더 간단해지는 이점이 있다. 본 발명에서는 장치가 간단해져 비용이 감소될 수 있도록 메이커업 스트림이 같이 투입되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1 냉각기(6)는 열교환기의 기능과 기액 분리기의 기능을 동시에 갖는 것이다. 또한 상기 흡수탑으로 들어가는 스트림(6 STREAM)은 흡수탑(1) 하단으로 들어가는 것이 바람직한데, 이는 상기 스트림(6 STREAM)이 차갑기 때문이다. 즉 흡수의 경우 차가울수록 잘 흡수가 잘 되며 린아웃 스트림이 흡수탑 상단으로 들어와서 흡수탑 아래로 흘러내리며 많은 양의 이산화탄소를 흡수한 상태에서 아래쪽이 차가워질수록 더 흡수가 많이 되기 때문이다. 다시 말해 'intercooling'이라고 부르는 방법과 같은 효과를 가질 수 있는 것이다. The stream (5 STREAM) having undergone the heat exchange through the second heat exchanger (4) is cooled and gas-liquid separated through the first cooler (6), and the gas is discharged to the upper part and the liquid is discharged to the lower part, , ABSORBER) (11 STREAM, 6 STREAM). At this time, it is possible to enter the absorber (1) together with the makup stream (MAKEUP STREAM) or separately. If the makeup stream is separately supplied, it is possible to optimize the stream to fit the respective streams (well-absorbed) and input each stream. If the makeup stream is put in the same stream, it is advantageous in that the apparatus becomes simpler although it is slightly less than the optimum value in terms of absorption. In the present invention, it is preferable that the makeup stream is fed together so that the apparatus becomes simple and the cost can be reduced. Further, the first cooler 6 has the function of the heat exchanger and the function of the gas-liquid separator at the same time. It is also preferable that the stream (6 STREAM) entering the absorption tower enters the bottom of the absorption tower (1) because the stream (6 STREAM) is cold. In other words, the cooler the absorption is, the better the absorption is, and the lean - out stream flows into the top of the absorption tower and flows down to the absorption tower, and absorbs a large amount of carbon dioxide. In other words, it has the same effect as the method called 'intercooling'.

다음으로 상기 제2 열교환기(4)에서 흡수열을 전달받은 리치인 스트림(RICHIN STREAM)과 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부(15 STREAM)가 전달된 탈거탑(2)은 린아웃 스트림(LEANOUT STREAM)을 상기 흡수탑(1)으로 배출하고 이산화탄소 배출 스트림(CO2OUT STREAM)을 제2 냉각기(7)로 배출한다. 여기서, 린아웃 스트림(LEANOUT STREAM)은 흡수탑(1) 상단으로 들어가는 것이 바람직한데, 이는 흡수탑(1)의 온도분포가 위는 뜨겁고 아래는 차갑게 형성되므로 위쪽에 뜨거운 것이 들어와야 전체적인 열 흐름에 방해가 되지 않고 흡수가 잘 되고, 열이 쉽게 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)으로 전달되기 때문이며, 또한 이산화탄소가 아래에서 들어와서 흡수되어 위로 나가므로 상단에 lean한 용액이 들어와야 효과가 좋기 때문이다. 또한 리치인 스트림(RICHIN STREAM)은 탈거탑(2) 하단으로 들어가는 것이 바람직한데, 이는 탈거탑(2)이 아래쪽은 뜨겁고 리보일러(reboiler)에 의해 열이 가해지면 용액이 끊으면서 기체가 생성되어 위로 올라가게 되기 때문이다. 리치인 스트림(RICHIN STREAM)은 온도가 뜨겁고 기체를 포함하고 있어 리보일러가 용액에 열을 가하여 온도를 올리고 기체를 생성하는 효과와 같다. 따라서 탈거탑(2)의 하단으로 투입하여야 가지고 있는 열을 충분히 탈거탑(2)에서 사용하게 되는 것이다. Next, a rich stream (RICHIN STREAM) having received the absorption heat in the second heat exchanger (4) and a stripping tower (2) having a portion of the rich out stream (15 STREAM) Discharges the LEANOUT STREAM to the absorber 1 and discharges the CO 2 OUT STREAM to the second cooler 7. Here, the LEANOUT STREAM desirably enters the top of the absorber 1, because the temperature distribution of the absorber 1 is hot and the bottom is cold, so the hot one in the top must interfere with the overall heat flow Because the heat is easily absorbed and the heat is easily transferred to the gas discharge stream. Also, since the carbon dioxide is absorbed from the bottom and absorbed upward, lean solution should be introduced at the top. It is also preferable that the rich stream is fed to the bottom of the stripping tower 2 because the lower part of the stripping tower 2 is hot and when the heat is applied by the reboiler, I will go up to the top. The RICHIN STREAM is the same as the effect that the reboiler will heat the solution to raise the temperature and produce gas because the temperature is hot and contains gas. Therefore, the heat that has to be supplied to the lower end of the demoulding tower 2 is sufficiently used in the demounting tower 2.

이어서 상기 탈거탑(2)의 상부에서 배출된 상기 이산화탄소 배출 스트림(CO2OUT STREAM)을 전달받은 제2 냉각기(7)는 냉각 및 기액 분리하여 포집된 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 다시 상기 탈거탑(2)으로 보낸다(9 STREAM). 여기서 상기 탈거탑(2)으로 들어가는 스트림(9 STREAM)은 차가운 상태이므로 전체적인 온도분포를 고려하여 온도가 차가운 탈거탑 상단에 투입하여야 전체적인 탈거현상에 도움이 된다.Then, the second cooler 7, which has received the CO 2 out stream from the upper part of the stripping tower 2, is cooled and gas-liquid separated, and the collected gas is discharged to the upper part and the liquid is discharged to the lower part And sent back to the demounting tower 2 (9 STREAM). Here, since the stream (9 STREAM) entering the demounting tower (2) is in a cold state, it is necessary to put it on the top of the demolition tower in consideration of the overall temperature distribution.

또한 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 상기 탈거탑(2)과 상기 제2 냉각기(7) 사이에 제3 열교환기(5)를 더 포함할 수 있다. 이로써 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부(15 STREAM)가 바로 탈거탑으로 전달되지 않고 제3 열교환기를 통하게 되고, 또한 상기 탈거탑(2)의 상부에서 배출된 상기 이산화탄소 배출 스트림도 상기 제2 냉각기(7)로 바로 전달되지 않고 상기 제3 열교환기(5)를 통해 제2 냉각기(7)로 전달될 수 있다. 결국 제3 열교환기(5)는 상기 탈거탑(2)에서 배출된 상기 이산화탄소 배출 스트림의 열을 리치아웃 스트림(RICHOUT STREAM)의 일부 스트림(15 STREAM)에 열을 전달할 수 있고, 상기 제3 열교환기(5)을 통해 낮은 온도로 열교환된 스트림(7 STREAM)은 상기 제2 냉각기(7)로 배출되어 상기 제2 냉각기(7)를 통해 냉각 및 기액 분리되어 기체(포집된 기체)는 배출되고 액체는 다시 탈거탑(2)으로 들어간다(9 STREAM). 또한 이산화탄소 배출 스트림(CO2OUT STREAM)에 의해 열을 전달받은 스트림(15 STREAM)은 뜨거운 스트림(16 STREAM)이 되어 탈거탑(2)으로 들어간다. 여기서 상기 탈거탑(2)으로 들어가는 스트림(16 STREAM)은 탈거탑에 비해 차가운 상태이므로 전체적인 온도분포를 고려하여 온도가 차가운 탈거탑 상단에 투입하여야 전체적인 탈거현상에 도움이 된다.Further, the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention may further include a third heat exchanger (5) between the stripping tower (2) and the second cooler (7). As a result, a portion (15 STREAM) of the rich outflow discharged from the absorption tower (1) is not directly transferred to the demolition tower but passes through the third heat exchanger, and the carbon dioxide exhausted from the upper part of the demolition tower The stream may not be directly transferred to the second cooler 7 but may be transferred to the second cooler 7 through the third heat exchanger 5. The third heat exchanger 5 can transfer the heat of the carbon dioxide exhaust stream discharged from the demounting tower 2 to the partial stream 15 of the rich out stream and the third heat exchange The stream 7 STREAM, which has been heat-exchanged through the unit 5 at a low temperature, is discharged to the second cooler 7 and is cooled and gas-liquid separated through the second cooler 7 to discharge the gas (collected gas) The liquid again enters the stripping tower (2) (9 STREAM). In addition, the stream (15 STREAM) that has been transferred by the CO 2 OUT STREAM enters the de-loading tower (2) as a hot stream (16 STREAM). Here, the stream (16 STREAM) entering the demounting tower (2) is in a state of being cooler than the demounting tower, so it is necessary to put it on the top of the demolition tower in consideration of the overall temperature distribution.

상술한 도 1에 기재된 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템을 사용하여 이산화탄소를 포집하는 데 약 1.5GJ/tCO2의 에너지가 필요한 결과를 얻었지만, 도 2와 같은 종래의 습식/흡수제를 이용한 이산화탄소(CO2) 포집 방법을 사용한 결과 약 4.0J/tCO2의 에너지가 필요하였다. 이는 종래 방법의 경우 열통합이 되지 않아 더 많은 에너지가 필요하지만 본 발명에서는 열통합의 결과로 보다 적은 에너지로 유사한 양의 CO2를 포집할 수 있게 되는 것이다. 1, the energy required for capturing carbon dioxide was about 1.5 GJ / tCO 2 , which was obtained by using a gas collection system using an absorbent or an adsorbent according to the present invention. However, in the conventional wet / (CO 2 ) collection method using the energy of about 4.0 J / tCO 2 was required. This means that in the case of the conventional method, heat is not integrated and more energy is required, but in the present invention, as a result of heat integration, it is possible to capture a similar amount of CO 2 with less energy.

또한 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법은 흡수탑(1)과 탈거탑(2)을 포함하는 가스 포집 시스템에서 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법에 있어서, 흡수탑(1)에서 배출되는 가스배출 스트림에 포함된 흡수열을 가열하여 재사용하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 가열된 흡수열은 탈거탑(2)에서 필요한 열로 사용되는 것을 특징으로 한다.The method of collecting gas using an absorbent or an adsorbent according to the present invention is a method of collecting gas using an absorbent or an adsorbent in a gas collecting system including an absorption tower 1 and a stripping tower 2, And the absorption heat contained in the gas discharge stream is heated and reused. Preferably, the heated absorption heat is used as necessary heat in the demounting tower 2. [

또한 종래의 습식흡수제를 이용한 CO2 포집 시스템을 도시한 구성도인 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 시스템에서는 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)은 많은 양의 흡수열을 포함하고 있지만 온도가 낮으므로 더 이상 쓰이지 않고 냉매와 열교환하며 냉각되어 버려지게 된다. 따라서 이 많은 흡수열을 시스템 내에서 효과적으로 다시 사용할 수 있는 방법이 있다면 버려지는 열을 줄이며 동시에 공정에 필요한 열도 흡수열로 일부 충당할 수 있을 것이므로 본 발명에서와 같이 흡수열을 포함한 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)에 냉각이 아니라 열교환기를 사용하여 공정에서 필요로 하는 온도로 높이는 가열을 해주게 되므로 많은 양의 흡수열을 시스템 내에서 다시 사용할 수 있게 된다. 따라서 이 흡수열을 열교환시켜 리치인 스트림(RICHIN STREAM)을 원하는 온도까지 올리면서 흡수열을 전달하게 되고 리치인 스트림(RICHIN STREAM)이 탈거탑(STRIPPER)로 들어가면서 탈거탑에 필요한 열을 공급하게 되고, 그 결과 탈거탑(STRIPPER)의 리보일러(REBOILER)에서 필요한 열량의 일부를 흡수열로 제공하는 것이 되므로 리보일러에서 추가로 가열해야 하는 열량을 크게 줄일 수 있게 되는 것이다. Further, as can be seen from FIG. 2 showing a configuration of a CO 2 collection system using a conventional wet absorbent, in the conventional system, the gas discharge stream (GASOUT STREAM) contains a large amount of absorption heat, It is no longer used, it is cooled by heat exchange with refrigerant, and is discarded. Therefore, if there is a way to effectively reuse these many absorbed heat in the system, it is possible to reduce the heat that is thrown away and at the same time, the heat required for the process can be partially covered with the absorption heat. STREAM) uses a heat exchanger instead of cooling to heat it up to the temperature required by the process so that a large amount of absorbed heat can be reused in the system. Therefore, the absorption heat is exchanged to transfer the absorption heat while raising the rich stream to a desired temperature, and the rich stream feeds the heat required for the stripping tower as it enters the stripper As a result, since a portion of the heat required by the REBOILER of the stripper is supplied as the absorption heat, the amount of heat to be further heated in the reboiler can be greatly reduced.

또한 리보일러에서 필요한 열량을 더 줄이기 위해서는 흡수탑(ABSORBER)에서 보다 많은 열량을 리치인 스트림(RICHIN STREAM)을 통해 탈거탑(STRIPPER)으로 전달할 수 있다. 이를 위해서는 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)으로 나가는 열량을 증가시켜야 하며 이를 위해서는 흡수탑(ABSORBER)의 온도를 높이거나 흡수탑(ABSORBER)으로 들어가는 스트림들의 온도가 높이면 보다 쉽게 액체를 증발시켜 더 많은 양의 수증기 등이 발생하여 결과적으로 탈거탑(STRIPPER)으로 더 많은 양의 열이 전달될 것이다. In order to further reduce the heat required by the reboiler, more heat can be transferred from the absorber to the stripper through the rich stream. This requires increasing the heat output to the gas outlet stream and increasing the temperature of the absorber or the temperature of the streams entering the absorber will more easily vaporize the liquid, Steam will be generated and as a result more amount of heat will be transferred to the stripper.

따라서 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법은 상기 탈거탑(2)에서 배출되는 린아웃 스트림을 뜨거운 상태로 상기 흡수탑(1)으로 전달하는 것을 특징으로 한다. 종래에는 흡수탑(1)이 차갑게 운영되어야 한다는(차가울수록 흡수가 잘되므로) 이유 때문에 흡수탑(1)에 들어가는 스트림을 탈거탑보다는 차갑게, 즉 냉각이나 열교환 등을 통해 차갑게 하였으나, 본 발명에서와 같이 탈거탑(STRIPPER)에서 나오는 뜨거운 린아웃 스트림(LEANOUT STREAM)을 차갑게 하지 않고 뜨거운 상태로 흡수탑(ABSORBER)에 전달하게 되면 더 많은 열량이 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)을 통해 탈거탑(STRIPPER)으로 되돌아오게 된다.Therefore, the gas collection method using the absorbent or the adsorbent according to the present invention is characterized in that the lean out stream discharged from the stripping tower 2 is transferred to the absorption tower 1 in a hot state. In the past, the reason why the absorption tower 1 should be operated cooler (the better the absorption becomes), the stream entering the absorption tower 1 is made colder than the deodorization tower, that is, cooled by cooling or heat exchange. However, As the hot lean stream from the stripper is transferred to the absorber in a hot state without being cooled, more heat is transferred through the gas outlet stream to the stripper, .

또한 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 방법은 상기 흡수탑(1)에서 배출되는 리치아웃 스트림의 일부를 상기 탈거탑(2)에서 배출되는 이산화탄소 배출 스트림과 열교환시켜 상기 탈거탑(2)으로 전달하는 것을 특징으로 한다.The method of collecting gas using an absorbent or an adsorbent according to the present invention is characterized in that a part of the rich outflow discharged from the absorption tower 1 is heat-exchanged with a carbon dioxide discharge stream discharged from the deodorization tower 2, As shown in FIG.

즉 이산화탄소 배출 스트림(CO2OUT STREAM)과 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부(15 STREAM) 간의 열교환 등도 쓸모없이 열이 버려지지 않도록 최대한 열통합을 할 수 있게 된다.That is, the heat exchange between the carbon dioxide discharge stream (CO 2 OUT STREAM) and a part of the rich outflow (15 STREAM) discharged from the absorption tower 1 can be performed as much as possible so as not to waste heat.

상술한 바와 같이, 종래에는 흡수가 낮은 온도에서 잘 이루어지므로 흡수탑(ABSORBER)쪽에 들어가는 스트림의 온도도 낮게 운전해야한다고 판단하며 연구되었지만 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에서는 종래와 다르게 높은 온도의 스트림을 흡수탑(ABSORBER)에 투입하는 공정을 구성하였으며 이에 따라 공정에서 필요로 하는 에너지가 크게 절감됨을 확인할 수 있었고, 또한 가스배출 스트림(GASOUT STREAM)을 적용함으로써 에너지가 크게 절감되는 것을 확인하였고, 이러한 구성들에 의해 본원발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 따르면 종래기술에 비해 에너지 사용을 획기적으로 줄일 수 있게 되는 것이다. As described above, it has been studied in the past that it is necessary to operate the stream at a low temperature because the absorption is well performed at a low temperature. However, in the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention, It was confirmed that the energy required for the process was greatly reduced and the energy consumption was greatly reduced by applying the gas discharge stream (GASOUT STREAM) to the absorber According to the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention, the use of energy can be remarkably reduced as compared with the prior art.

따라서 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템을 적용하면 보다 적은 에너지로도 같은 양의 CO2 포집(분리)이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the same amount of CO 2 can be collected (separated) with less energy by applying the gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention.

또한 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 배가스 중 일부를 흡수 또는 흡착하는 흡수탑(1)과, 상기 흡수탑(1)에서 배출된 가스배출 스트림에 포함된 흡수열에 추가적인 열을 공급하는 제1 열교환기(3)와, 상기 제 1열교환기(3)에서 열교환되어 온도가 상승된 벤트 스트림의 열이 전달되는 탈거탑(2)으로서 이산화탄소 배출 스트림을 배출하고 린아웃 스트림은 상기 흡수탑(1)으로 배출하는 것을 특징으로 할 수 있고, 그 외 다른 구성요소들을 필요에 따라 추가하거나 제거하여 본원발명의 효과를 이루는 것도 모두 본 발명의 범위에 포함됨은 물론이다.The gas absorption system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention may further comprise an absorption tower 1 for absorbing or adsorbing a part of the exhaust gas and an absorption column 2 for supplying additional heat to the absorption heat contained in the gas exhaust stream discharged from the absorption tower 1 And a lean-out stream is discharged as a deodorization tower (2) through which the heat of the heated vent stream is transferred in the first heat exchanger (3) It is also possible that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

이러한 본 발명에 따른 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템은 다양한 발전소나 공장 등 혼합가스를 처리해야 하는 모든 분야에 적용이 가능하다. 특히 다량의 이산화탄소(CO2)를 배출하는 화력발전소의 배기가스에서 이산화탄소(CO2)를 포집하는 분야와 이산화탄소(CO2) 외에 황화수소(H2S), 이산화질소(NO2), 황산화탄소(COS) 또는 이산화황(SO2) 등의 산성 가스를 포집하는 분야에 적용가능하다.The gas collection system using the absorbent or the adsorbent according to the present invention can be applied to all fields where a mixed gas such as various power plants or factories needs to be treated. In particular hydrogen sulfide (H 2 S) in addition to the field as carbon dioxide (CO 2) for collecting carbon dioxide (CO 2) in exhaust gas of a thermal power station for discharging a large amount of carbon dioxide (CO 2), nitrogen dioxide (NO 2), sulfuric acid, carbon dioxide (COS ) Or sulfur dioxide (SO 2 ).

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. It is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.

1 : 흡수탑 2 : 탈거탑
3 : 제1 열교환기 4 : 제2 열교환기
5 : 제3 열교환기 6 : 제1 냉각기
7 : 제2 냉각기 8 : 펌프 1: absorption tower 2: demoulding tower
3: first heat exchanger 4: second heat exchanger
5: Third heat exchanger 6: First cooler
7: second cooler 8: pump

Claims (17)

흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템에 있어서,
배가스 중 일부를 흡수 또는 흡착하여 흡수 또는 흡착된 성분은 리치아웃 스트림으로 배출하고 흡수 또는 흡착되지 않은 성분은 가스배출 스트림으로 배출하는 흡수탑(1)과,
상기 흡수탑(1)에서 배출된 가스배출 스트림에 포함된 흡수열에 추가적인 열을 공급하는 제1 열교환기(3)와,
상기 제 1열교환기(3)에서 열교환되어 온도가 상승된 벤트 스트림의 열을 상기 흡수탑(1)에서 배출된 리치아웃 스트림의 일부인 투히터 스트림에 전달하는 제2 열교환기(4)와,
상기 제2 열교환기(4)에서 열교환된 스트림을 냉각 및 기액 분리시켜 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 상기 흡수탑(1)과 연결된 스트림으로 배출하는 제1 냉각기(6)와,
상기 제2 열교환기(4)에서 흡수열을 전달받은 리치인 스트림과 상기 흡수탑(1)에서 배출된 상기 리치아웃 스트림의 일부가 전달되는 탈거탑(2)으로서, 린아웃 스트림은 상기 흡수탑(1)으로 배출하고 이산화탄소 배출 스트림은 제2 냉각기(7)로 배출하는 탈거탑(2)과,
상기 이산화탄소 배출 스트림을 냉각 및 기액 분리하여 포집된 기체는 상부로 배출하고 액체는 하부로 배출하여 다시 상기 탈거탑(2)으로 보내는 제2 냉각기(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.In a gas collection system using an absorbent or adsorbent,
An absorption tower (1) for absorbing or adsorbing a part of the flue gas to discharge the components absorbed or adsorbed to a rich out stream and for absorbing or not adsorbing components to a gas exhaust stream,
A first heat exchanger 3 for supplying additional heat to the absorption heat contained in the gas exhaust stream discharged from the absorber 1,
A second heat exchanger (4) for transferring the heat of the vent stream, the temperature of which has been heat exchanged in the first heat exchanger (3), to the two-heater stream which is a part of the rich out stream discharged from the absorption tower (1)
A first cooler 6 for cooling and vapor-liquid separating the heat-exchanged stream in the second heat exchanger 4, discharging the gas to the upper portion, discharging the liquid to the lower portion and discharging the liquid to the stream connected to the absorption tower 1,
And a lean out stream (2) to which a portion of the rich out stream discharged from the absorption tower (1) is transferred, and a lean out stream (2) through which the absorption heat is transferred in the second heat exchanger (2) for discharging the carbon dioxide discharge stream to the first cooler (1) and discharging the carbon dioxide discharge stream to the second cooler (7)
And a second cooler (7) for cooling and vapor-liquid separating the carbon dioxide discharge stream to discharge the collected gas to the upper portion, and to discharge the liquid to the lower portion and then to the deodorizer (2) Gas collection system using. 제1항에 있어서,
상기 제1 열교환기(3)에서 상기 가스배출 스트림은 상기 가스배출 스트림의 온도보다 더 높은 온도의 스트림과 열교환되는 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.The method according to claim 1,
Characterized in that in said first heat exchanger (3) said gas discharge stream is heat exchanged with a stream of higher temperature than the temperature of said gas discharge stream. 제1항에 있어서,
상기 탈거탑(2)과 상기 제2 냉각기(7) 사이에 제3 열교환기(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.The method according to claim 1,
Characterized by further comprising a third heat exchanger (5) between the stripping tower (2) and the second cooler (7). 제3항에 있어서,
상기 제3 열교환기(5)는 상기 탈거탑(2)에서 배출된 상기 이산화탄소 배출 스트림의 열을 리치아웃 스트림의 일부 스트림에 열을 전달하는 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.The method of claim 3,
Characterized in that said third heat exchanger (5) conveys the heat of said carbon dioxide discharge stream discharged from said stripping tower (2) to a partial stream of a rich out stream. 제4항에 있어서,
상기 탈거탑(2)에서 배출된 이산화탄소 배출 스트림은 상기 제3 열교환기(5)로 배출되고, 상기 제3 열교환기(5)을 통해 낮은 온도로 열교환된 스트림은 상기 제2 냉각기(7)로 배출하고, 상기 제3 열교환기(5)을 통해 열을 전달받은 스트림은 상기 탈거탑(2)으로 배출하는 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.5. The method of claim 4,
The carbon dioxide discharge stream discharged from the stripping tower 2 is discharged to the third heat exchanger 5 and the stream heat-exchanged at a low temperature through the third heat exchanger 5 flows into the second cooler 7 , And discharges the stream, which has passed through the third heat exchanger (5), to the deodorization tower (2). 제1항에 있어서,
상기 제1 냉각기(6)에서 배출하는 상기 흡수탑(1)과 연결된 스트림은 메이크업 스트림과 더 합쳐져서 상기 흡수탑(1)으로 들어가는 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.The method according to claim 1,
Characterized in that the stream connected to the absorber (1), which is discharged from the first cooler (6), is further combined with a makeup stream to enter the absorber (1). 제1항에 있어서,
상기 리치아웃 스트림에는 펌프(8)가 설치된 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.The method according to claim 1,
Characterized in that a pump (8) is installed in the rich out stream. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스배출 스트림은 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Characterized in that the gas exhaust stream is at least one or more. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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