KR101422670B1 - 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법 - Google Patents

암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101422670B1
KR101422670B1 KR1020120075055A KR20120075055A KR101422670B1 KR 101422670 B1 KR101422670 B1 KR 101422670B1 KR 1020120075055 A KR1020120075055 A KR 1020120075055A KR 20120075055 A KR20120075055 A KR 20120075055A KR 101422670 B1 KR101422670 B1 KR 101422670B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tower
gas
ammonia water
solution
absorption tower
Prior art date
Application number
KR1020120075055A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140008068A (ko
Inventor
강기준
Original Assignee
강기준
(주)에이엠티퍼시픽
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강기준, (주)에이엠티퍼시픽 filed Critical 강기준
Priority to KR1020120075055A priority Critical patent/KR101422670B1/ko
Publication of KR20140008068A publication Critical patent/KR20140008068A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101422670B1 publication Critical patent/KR101422670B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스 또는 반응기 배출가스 중에서 선택된 가스원에 포함된 산성가스를 제거하는 방법에 있어서, 상기 가스원을 제1흡수제로서 암모니아수를 포함한 제1흡수탑에 유입시켜 처리하는 단계(제1단계); 및 상기 흡수탑의 상부 배출가스를 제2흡수탑에 유입시켜 처리하는 단계(제2단계)를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법에 관한 것이다.
따라서 이와 같은 본 발명의 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법에 의하면, 암모니아수 전처리에 의해 대부분의 이산화탄소를 미리 제거하고, 공정 중 생성되는 폐열을 이용하기 때문에 에너지가 절감된다. 또한 농축탑을 통해 암모니아수를 재사용 할 수 있으며, 산성가스 중 무기황화합물과 유기황화합물을 분리하여 배출하므로 산성가스 제거 이후 이산화탄소 생산 공정, 황 생산 공정이 소형화되고 단순화 될 수 있다.

Description

암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법{Method of removing acid gas by pretreatment of ammonia solution for saving energy}
본 발명은 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스 또는 반응기 배출가스 등 산성가스를 포함하는 가스원으로부터 산성가스를 제거하는 공정으로써, 보다 상세하게는 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스, 반응기 배출 가스 등으로부터 암모니아수에 의한 전처리를 통한 산성가스의 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스, 반응기 배출 가스 등에 포함되어 있는 메탄(CH4), 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 반응기 혹은 연소기 등의 공정에 사용하기 위해서는, 이산화탄소(CO2), 무기황화합물(H2S), 유기황화합물(COS, CS2등) 등으로 구성되어 있는 불순물인 산성가스를 제거하여야 한다.
일반적으로 산성가스를 제거하기 위해 흡수제를 첨가제와 혼합하여 사용한다.
그러나 이러한 흡수제는 흡수된 산성가스를 제거할 때 재생 온도가 약 120 ℃ ~ 140 ℃ 로 높아 중압스팀(3.0 kg/cm2G ~ 5.0 kg/cm2G)을 사용하여야 한다.
이때 상기 흡수제가 산성가스를 흡수하는 선택도는 이산화탄소(CO2) -> 무기황화합물(H2S) -> 유기황화합물(COS) 순이다.
따라서 흡수제는 상기 가스 중 가장 양이 많은 이산화탄소를 흡수하고 나서 무기황화합물과 유기황화합물을 흡수하게 되므로, 무기황화합물과 유기황화합물을 제거하기 위해 매우 많은 양의 흡수제를 순환하여야 하기 때문에 흡수-재생 공정에서 많은 에너지를 소모하게 된다.
또한 많은 양의 흡수제를 순환하더라도 유기황화합물을 1 vol ppm 이하 제거하기 위해서 필요한 양의 흡수제를 순환하는 것은 공업적으로 불합리하여 흡수탑 상부로 배출되는 합성가스는 약 30 vol ppm 의 유기황화합물을 포함하고 있다. 따라서 흡수탑 상부로 배출되는 합성가스를 반응공정에 사용하기 전에 이 유기황화합물을 무기황화합물로 전환하여 황 성분을 완전히 제거하는 반응기가 필요하며, 유기황화합물을 무기황화합물로 전환하는 반응기에 가스를 유입하기 전에 온도를 약 45 ℃ 에서 150 ℃ 까지 승온하여야 하므로 고압스팀을 사용해야 하고(약 30 kg/cm2), 이 때에도 많은 에너지가 소모된다.
한편 한국등록특허 제 0572286호에서는 특정 흡수매질을 이용하여 가스로부터 이산화탄소 및 무기황화합물과 같은 산성가스 성분을 제거 하는 방법을 개시할지라도, 암모니아수 전처리를 통한 산성가스의 효율적 제거 공정을 개시하지 못한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 산성가스의 제거 시 암모니아수를 이용해 중압스팀 사용을 절감시키고, 공정에서 발생되는 폐열을 이용해 에너지의 효율을 높일 수 있는 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스 또는 반응기 배출가스 중에서 선택된 가스원에 포함된 산성가스를 제거하는 방법에 있어서, 상기 가스원을 제1흡수제로서 암모니아수를 포함한 제1흡수탑에 유입시켜 처리하는 단계(제1단계); 및 상기 제1흡수탑의 상부 배출가스를 제2흡수제를 사용하는 제2흡수탑에 유입시켜 처리하는 단계(제2단계)를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법을 제공한다.
또한 상기 산성가스는 이산화탄소, 무기황화합물 및 유기황화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제1단계는, 상기 가스원을 제1흡수제로서 암모니아수를 포함한 제1흡수탑에 유입시켜 산성가스를 암모니아에 흡수시키는 단계; 상기 제1흡수탑의 상부 배출가스를 제2흡수탑으로 이송시키는 단계; 상기 제1흡수탑의 하부 배출용액을 상기 제1탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 제1탈거탑으로 유입시키는 단계;상기 제1탈거탑에서 암모니아에 흡수된 산성가스를 탈거하여 상부로 배출시키는 단계; 상기 제1탈거탑의 하부 배출용액을 상기 제1흡수탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 냉각시켜 제1흡수탑의 상부로 유입시키는 단계; 농축탑 하부에서 배출되는 용액을 상기 제1흡수탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수와 상기 제1탈거탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수와 열교환 한 후 냉각시켜 제1흡수탑 상부로 유입시키는 단계; 및 상기 농축탑의 상부로부터 농축된 암모니아를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제2단계는, 상기 제1흡수탑의 상부 배출가스를 제2흡수탑에 유입시키는 단계; 상기 제2흡수탑 상부에서 제2흡수제에 산성가스를 흡수시킨 후 남은 상기 가스원을 배출시키는 단계; 상기 제2흡수탑의 하부 배출용액을 상기 제2탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 제2탈거탑으로 유입시키는 단계; 상기 제2탈거탑에서 제2흡수제에 흡수된 산성가스를 탈거하여 상부로 배출시키는 단계; 상기 제2탈거탑의 하부 배출용액은 제2흡수탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 냉각시켜 제2흡수탑 상부로 유입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 보다 상세하게는 본 발명은, 상기 가스원을 제1흡수제로서 암모니아수를 포함한 제1흡수탑에 유입시켜 산성가스를 암모니아에 흡수시키는 단계(a단계); 상기 제1흡수탑의 하부 배출용액을 상기 제1탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 제1탈거탑으로 유입시키는 단계(b단계); 상기 제1탈거탑에서 암모니아에 흡수된 산성가스를 탈거하여 상부로 배출시키는 단계(c단계); 상기 제1탈거탑의 하부 배출용액을 상기 제1흡수탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 냉각시켜 제1흡수탑의 상부로 유입시키는 단계(d단계); 농축탑 하부에서 배출되는 용액을 상기 제1흡수탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수와 상기 제1탈거탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수와 열교환 한 후 냉각시켜 제1흡수탑 상부로 유입시키는 단계(e단계); 상기 농축탑의 상부로부터 농축된 암모니아를 배출하는 단계(f단계); 상기 제1흡수탑의 상부 배출가스를 제2흡수탑에 유입시키는 단계(g단계); 상기 제2흡수탑 상부에서 제2흡수제에 산성가스를 흡수시킨 후 남은 상기 가스원을 배출시키는 단계(h단계); 상기 제2흡수탑의 하부 배출용액을 상기 제2탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 제2탈거탑으로 유입시키는 단계(i단계); 상기 제2탈거탑에서 제2흡수제에 흡수된 산성가스를 탈거하여 상부로 배출시키는 단계(j단계); 상기 제2탈거탑의 하부 배출용액은 제2흡수탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 냉각시켜 제2흡수탑 상부로 유입시키는 단계(k단계)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제1탈거탑으로 유입되는 상기 제1흡수탑 하부 배출용액은 제1탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후, 제2탈거탑의 하부 배출용액과 한번 더 열교환하여 제1탈거탑으로 유입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 농축탑으로 유입되는 암모니아수는 제2탈거탑의 하부 배출용액과 한번 더 열교환하여 농축탑으로 유입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 암모니아수를 사용하는 제1흡수탑과 제1탈거탑 상부에는, 유실되는 암모니아를 물로 흡수하여 회수하기 위한 세척부를 구비할 수 있는데, 농축탑 하부로 배출되는 물을 냉각하여 상기 세척부로 유입시켜 암모니아 흡수에 사용할 수 있다. 이때, 농축탑 하부로 배출되는 물은 제1흡수탑과 제1탈거탑의 상부에서 세척된 용액과 열교환 한 후 냉각시켜 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 저온의 폐열을 사용하는 암모니아수를 사용하는 산성가스 제거 공정에서 대부분의 이산화탄소를 미리 제거하기 때문에 중압스팀을 사용하는 제2흡수제를 사용하는 공정에서 흡수제의 순환량을 줄일 수 있으므로 에너지 사용을 현저하게 줄일 수 있다.
둘째, 제2흡수제를 사용하여 산성가스를 제거하는 공정에서 발생하는 에너지를 암모니아수를 사용하여 산성가스를 제거하는 공정의 에너지로 사용 할 수 있기 때문에 암모니아를 이용한 산성가스 제거공정에서 에너지를 더욱 더 절감 할 수 있다.
셋째, 암모니아수를 사용하여 산성가스를 제거하는 공정에 필요한 에너지를 제2흡수제를 사용하여 산성가스를 제거하는 공정에서 제공하므로 제2흡수제를 사용하는 공정에서 필요한 냉각에너지를 절감할 수 있다.
넷째, 산성가스 중 무기황화합물과 유기황화합물을 분리하여 배출하므로 산성가스 제거 이후 이산화탄소 생산 공정, 황 생산 공정이 소형화되고 단순화 될 수 있다.
도 1은 종래의 제2흡수제를 사용하는 산성가스 제거 공정이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 암모니아수를 흡수제로 사용하는 흡수탑을 통해 산성가스 제거 후 제2흡수제를 이용하는 산성가스 제거 공정이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 통한 산성가스 제거 공정이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 통한 산성가스 제거 공정이다.
이하 본 발명에 따른 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법은 벙커-C유로부터 산성가스를 제거하는 것을 일실시예로 하여 보다 구체적으로 설명한다. 이때 반응기에서 배출되는 가스의 조성은 다음과 같다.
합성가스 : 93.8 부피%(vol%)
이산화탄소 : 5 부피%(vol%)
무기황화합물 : 0.7 부피%(vol%)
유기황화합물 : 0.03 부피%(vol%)
비활성 기체 (N2) : 0.47 부피%(vol%)
도 1에 도시한 바와 같은 종래기술에 따르면, 상기 가스를 디이소프로판올아민(DIPA)을 39중량%(wt%)로 사용하는 흡수탑(100)에 유입(10)하여 산성가스(이산화탄소, 무기황화합물, 유기황화합물)를 제거(25)하여야 합성가스를 반응 공정에 사용 할 수 있다. 특히 황화합물은 반응공정에서 촉매에 악영향을 주므로 1 vol ppm 이하로 제거해야 한다. 제2흡수제(32)가 산성가스(25)를 흡수하는 선택도는 이산화탄소 -> 무기황화합물 -> 유기황화합물 순이다. 따라서 제2흡수제인 디이소프로판올아민은 상기 가스 중 가장 양이 많은 이산화탄소를 흡수하고 나서 무기황화합물과 유기황화합물을 흡수하게 된다. 따라서 무기황화합물과 유기황화합물을 제거하기 위해 순환해야 하는 흡수제(30,32)의 양(kg)은 합성가스(Nm3)의 양에 약 3.5배 정도 이므로 흡수-재생 공정에서 많은 에너지를 소모하게 된다.
합성가스 1 Nm3당 이산화탄소와 무기황화합물을 흡수하기 위해 소모되는 흡수제의 양은 하기 식과 같이 3.48 kg 이고,
3.5 kg x (5 + 0.7 vol%)/(5 + 0.7 + 0.03 vol%) = 3.48 kg
합성가스 1 Nm3당 유기황화합물을 흡수하기 위해 소모되는 흡수제의 양은 하기 식과 같이 0.02 kg 이며,
3.5 kg - 3.48 kg = 0.02 kg
이때 중압스팀은 합성가스 1000 Nm3 당 220kg이 사용된다.
이렇게 많은 양의 흡수제를 순환하더라도 유기황화합물을 1 vol ppm 이하로 제거하기 위해서 필요한 양의 흡수제를 순환하는 것은 공업적으로 불합리하여 흡수탑 상부로 배출되는 합성가스(15)는 약 30 vol ppm 의 유기황화합물을 포함하고 있다. 따라서 흡수탑 상부로 배출되는 합성가스를 반응공정에 사용하기 전에 이 유기황화합물을 무기황화합물로 전환하여 황 성분을 완전히 제거하는 반응기가 필요하며, 유기황화합물을 무기황화합물로 전환하는 반응기에 가스를 유입하기 전에 온도를 약 45 ℃ 에서 150 ℃ 까지 승온하여야 하므로 약 30 kg/cm2의 고압스팀을 사용해야 하며 이 때에도 합성가스 1000 Nm3 당 고압스팀 60 kg 이 필요하므로 많은 에너지가 소요된다.
그러나, 본 발명에서는 상기 합성가스 제조 반응기의 배출 가스를 저온의 에너지를 사용하는 암모니아수를 흡수제로 사용하는 제1흡수탑(300)에 1차적으로 유입(40)하여 이산화탄소와 무기황화합물을 우선 제거한다.
암모니아수를 흡수제로 사용하는 흡수탑 상부로 배출되는 합성가스(45)는 유기황화합물을 포함하고 있으므로 유기황화합물을 제거하기 위하여 제2흡수제를 제2흡수탑(100)으로 유입한다.
유기황화합물을 30 vol ppm 이하로 하기 위한 흡수제 이론 순환량은 0.02 kg/합성가스 1 Nm3 이고, 유기황화합물을 1 vol ppm 이하로 하기 위한 흡수제 이론 순환량은 0.4 kg/합성가스 1 Nm3 이다.
따라서, 유기황화합물을 1 vol ppm 이하로 하기 위한 중압 스팀 사용량은 220 kg x 0.4 kg/3.5 kg 이므로 합성가스 1000 Nm3 당 약 25 kg이다. 이 중압 스팀양은 제2흡수제만을 흡수제로 사용 할 경우에 비해 약 11%에 해당한다. 이 효과 외에 도3, 도4 에서 도시한 바와 같이 제2흡수제를 사용하는 탈거탑 하부 용액(30)과 암모니아수를 흡수제로 사용하는 탈거탑 유입액(51) 혹은 농축탑 유입액(71)과 열교환을 함으로써 저압 스팀의 양도 절감 할 수 있다.
또한 암모니아수를 흡수제로 사용하는 흡수탑 상부 배출 가스(45) 중 무기황화합물과 유기황화합물 함량을 1 vol ppm 이하로 줄일 수 있으므로, 합성가스중 유기황화합물을 무기황화합물로 전환하여 황을 제거하는 반응기가 필요하지 않을 수 있다.
이때 제1흡수탑에 유입되는 암모니아수에서 암모니아의 농도는 2 중량% 내지 25 중량%인 것이 바람직하다. 암모니아의 농도가 너무 낮으면 사용되는 암모니아수의 양이 너무 많이 필요하고, 암모니아의 농도가 너무 높으면 공정에서 휘발되어 유실되는 암모니아의 양이 많을 수 있고, 이러한 휘발을 줄이기 위해 과다한 냉동 에너지를 사용해야 하기 때문이다.
보다 상세하게는 각 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 산성가스 제거방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아수에 의한 전처리를 통한 산성가스의 제거방법 공정도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 공정도의 다른 실시예에 따른 에너지 절감 방법의 공정도이다. 도 4는 도3에 나타낸 공정도의 에너지 절감 방법의 다른 실시예를 도시한 공정도이다. 여기서 도1, 도 2, 도3, 도4에 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일부재이므로, 반복적인 설명을 생략한다.
또한 제1흡수탑(300)과 제1탈거탑(400)은 상부에 세척부를 추가로 포함 할 수 있고, 탈거탑(200, 400)과 농축탑(500)의 재비기(203, 403, 503)에서 스팀(98)을 이용해 가열하고, 응축기(204, 404, 504)에서 냉각수(97)을 이용해 냉각한다. 또한 냉각기(102, 302, 502)에서 냉각수(97)를 이용해 냉각한다.
도 3을 참조하면, 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스 또는 반응기 배출가스 중에서 선택된 가스원(40)은 암모니아수를 흡수제로 사용하는 제1흡수탑(300)으로 유입된다. 상기 제1흡수탑(300)에서 산성가스는 암모니아수에 포집되어 제1흡수탑(300) 하부로 배출(50)되어 제1탈거탑(400)으로 유입(53)된다.
제1탈거탑(400)에서 암모니아수에 포집되었던 산성가스는 제2탈거탑 상부를 통해 배출(55)되고, 산성가스가 제거되고 난 후의 암모니아수는 제1탈거탑 하부로 배출(60)되어 제1흡수탑(300)으로 유입(60, 61, 62)된다.
제1탈거탑 상부 세척부에서 세척된 용액(54)은 제1흡수탑 상부 세척부에서 세척된 용액(44)과 만나(70) 농축탑(500)으로 유입되고, 농축탑 상부에서 농축 암모니아가 배출(75)된다. 농축탑 하부 배출용액(80)은 순환하여 제1흡수탑(300) 상부 세척부와 제1탈거탑(400)의 상부 세척부로 유입(82)된다. (1단계)
상기 제1흡수탑(300)의 상부 배출가스(45)는 제2흡수제를 사용하는 제2흡수탑(100)으로 유입된다. 제2흡수탑(100)에서 제2흡수제에 유기황화합물이 포집되어 제2흡수탑(100) 하부를 통해 제2탈거탑(200)으로 유입(20, 21)된다. 제2탈거탑(200)에서 제2흡수제와 유기황화합물이 각각 제2탈거탑(200)의 하부(30)와 상부(25)로 배출된다. 이때 제2탈거탑(200)의 상부(25)로는 유기황화합물이 배출되고, 제2탈거탑(200)의 하부(30)로는 제2흡수제가 배출(30, 32)되어 다시 제2흡수탑(100)의 상부로 유입(32)된다. (2단계)
상기 공정 중 제2탈거탑 하부 배출용액(30, 31)과 제1흡수탑 하부 배출용액(50, 51, 53)을 열교환기(601)를 통해 열교환하여 제2탈거탑(400)에서 발생하는 폐열을 사용하므로 에너지가 절감된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면
도 4에 도시한 바와 같이 상기 제2탈거탑(200)에서 발생한 폐열을 상기 제1흡수탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수(44)와 제1탈거탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수(54)를 농축탑(500)에 유입할 때 열교환기(701)를 통해 열교환하여 제2탈거탑에서 발생하는 폐열을 사용하므로 에너지가 절감된다.
상기 제2흡수제는 모노에탄올아민(Monoethanolamine;MEA), 디에탄올아민(Diethanolamine;DEA), 트리에탄올아민(Triethanolamine;TEA), 메틸디에탄올아민(Methyldiethanolamine;MDEA), 디이소프로판올아민(Diisopropanolamine;DIPA), 디글리콜아민(Diglycolamine;DGA), 아미노메틸프로판올(Aminomethylpropanol;AMP), 피페리딘 에탄올(Piperidine ethanol;PE) 포타슘 하이드록사이드(Potassium hydroxide;KOH) 및 소듐 하이드록사이드(Sodium hydroxide; NaOH)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 아민류 화합물과, 석회석과 소석회 등과 같은 칼슘계 흡수제와, 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3) 등과 같은 나트륨계 흡수제 등을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 제2흡수탑 200: 제2탈거탑
300: 제1흡수탑 400: 제1탈거탑
500: 농축탑
101, 301, 501, 601, 701: 열교환기
102, 302, 502: 냉각기 203, 403, 503: 재비기
204, 404, 504: 응축기

Claims (7)

  1. 천연가스, 연소 전 가스, 연소 후 가스, 합성가스 또는 반응기 배출가스 중에서 선택된 가스원에 포함된 산성가스를 제거하는 방법에 있어서,
    상기 가스원을 제1흡수제로서 암모니아수를 포함한 제1흡수탑에 유입시켜 산성가스를 암모니아에 흡수시키는 단계;
    상기 제1흡수탑의 하부 배출용액을 제1탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 제1탈거탑으로 유입시키는 단계;
    상기 제1탈거탑에서 암모니아에 흡수된 산성가스를 탈거하여 상부로 배출시키는 단계;
    상기 제1탈거탑의 하부 배출용액을 상기 제1흡수탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 냉각시켜 제1흡수탑의 상부로 유입시키는 단계;
    상기 제1흡수탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수와 상기 제1탈거탑의 상부에서 물로 세척하여 얻은 암모니아수를 농축탑으로 유입시키는 단계;
    상기 농축탑 상부로부터 농축된 암모니아를 배출하는 단계;
    상기 농축탑의 하부 배출용액을 제1흡수탑으로 유입시키는 단계;
    상기 제1흡수탑의 상부 배출가스를 제2흡수탑에 유입시키는 단계;
    상기 제2흡수탑 상부에서 제2흡수제에 산성가스를 흡수시킨 후 남은 상기 가스원을 배출시키는 단계;
    상기 제2흡수탑의 하부 배출용액을 제2탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후 제2탈거탑으로 유입시키는 단계;
    상기 제2탈거탑에서 제2흡수제에 흡수된 산성가스를 탈거하여 상부로 배출시키는 단계; 및
    상기 제2탈거탑의 하부 배출용액은 제2흡수탑 하부 배출용액과 열교환 한 후 냉각시켜 제2흡수탑 상부로 유입시키는 단계를 포함하며,
    상기 제1탈거탑으로 유입되는 제1흡수탑 하부 배출용액은 제1탈거탑의 하부 배출용액과 열교환 한 후, 제2탈거탑의 하부 배출용액과 한번 더 열교환하여 제1탈거탑으로 유입시키는 것을 특징으로 하는 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산성가스는 이산화탄소, 무기황화합물 및 유기황화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 농축탑으로 유입되는 암모니아수는 제2탈거탑의 하부 배출용액과 한번 더 열교환하여 농축탑으로 유입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법.
KR1020120075055A 2012-07-10 2012-07-10 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법 KR101422670B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120075055A KR101422670B1 (ko) 2012-07-10 2012-07-10 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120075055A KR101422670B1 (ko) 2012-07-10 2012-07-10 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140008068A KR20140008068A (ko) 2014-01-21
KR101422670B1 true KR101422670B1 (ko) 2014-07-24

Family

ID=50142078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120075055A KR101422670B1 (ko) 2012-07-10 2012-07-10 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101422670B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019010344A3 (en) * 2017-07-06 2019-04-25 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development ACID GAS REMOVAL SYSTEM FOR REMOVING ACIDIC GAS FROM GASEOUS HYDROCARBONS

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2925619B2 (ja) * 1988-05-24 1999-07-28 エルフ・エクスプロラシオン・プロデユクシオン 第三級アルカノールアミン成分及びｃｏ２吸収活性剤を含有する酸性ガス吸収液体並びにｃｏ２及び任意にその他の酸性ガスを含むガスの脱酸へのその使用
KR100572286B1 (ko) 1998-06-29 2006-04-19 바스프 악티엔게젤샤프트 가스로부터 산성 가스 성분의 제거 방법
WO2011084254A1 (en) * 2009-12-17 2011-07-14 Alstom Technology Ltd Ammonia removal, following removal of co2, from a gas stream

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2925619B2 (ja) * 1988-05-24 1999-07-28 エルフ・エクスプロラシオン・プロデユクシオン 第三級アルカノールアミン成分及びｃｏ２吸収活性剤を含有する酸性ガス吸収液体並びにｃｏ２及び任意にその他の酸性ガスを含むガスの脱酸へのその使用
KR100572286B1 (ko) 1998-06-29 2006-04-19 바스프 악티엔게젤샤프트 가스로부터 산성 가스 성분의 제거 방법
WO2011084254A1 (en) * 2009-12-17 2011-07-14 Alstom Technology Ltd Ammonia removal, following removal of co2, from a gas stream

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019010344A3 (en) * 2017-07-06 2019-04-25 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development ACID GAS REMOVAL SYSTEM FOR REMOVING ACIDIC GAS FROM GASEOUS HYDROCARBONS
US11446603B2 (en) 2017-07-06 2022-09-20 Qatar Foundation For Education, Science, Andcommunity Development Acid gas removal system for removing acidic gases from gaseous hydrocarbons

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140008068A (ko) 2014-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5777751B2 (ja) Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法
KR100993689B1 (ko) 이산화탄소의 분리 회수 방법
JP6172884B2 (ja) ３成分吸収液、ｃｏ２又はｈ２ｓ又はその双方の除去装置及び方法
WO2014030388A1 (ja) Ｃｏ2回収装置およびｃｏ2回収方法
AU2011333125B2 (en) System and method for recovering gas containing C02 and H2S
EP3708241B1 (en) C02 recovery system
KR101190725B1 (ko) 산성가스 분리회수 장치
CN104815525A (zh) 一种用于混合气体中酸性组分的处理剂
JP5737916B2 (ja) Ｃｏ２回収システム
AU2014220049A1 (en) System and method for recovering gas containing CO2 and H2S
JP5984776B2 (ja) 複合アミン吸収液、ｃｏ２又はｈ２ｓ又はその双方の除去装置及び方法
KR101422670B1 (ko) 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법
EP2848298B1 (en) Composite amine absorbing solution and method for removing co2, h2s, or both
WO2015102136A1 (ko) 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법
CN102451608A (zh) 应用于高含硫天然气的尾气处理工艺
KR20140056502A (ko) 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발 방지 방법
JP2013236987A5 (ko)
KR20170114802A (ko) 탈거탑 탑상증기의 열에너지를 재활용한 이산화탄소 포집방법과 그 장치
AU2012327104B9 (en) 3-component absorbent solution, and CO2 and/or H2S removal device and method
KR20180013324A (ko) 흡수제의 손실을 저감하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정
KR20060071622A (ko) 코크스 오븐 가스 중 유화수소의 선택적 흡수율 향상 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
LAPS Lapse due to unpaid annual fee