KR101441494B1 - 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성 가스 중에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(흡수 용액)의 열화 정도를 시험하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치는, 외부로부터 혼합가스를 공급받고, 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 흡수시키는 제1 반응기와; 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되면, 상기 흡수제를 관로를 통해 이동시키는 펌프와; 상기 펌프에 의해 이동된 흡수제를 미리설정된 온도로 가열함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 제2 반응기와; 상기 제2 반응기에 연결되고, 상기 분리된 이산화탄소와 황화수소를 배출하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제를 응축하는 응축기와; 상기 응축된 흡수제를 흡수반응을 위한 온도로 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 제1 반응기로 이송시키는 열교환기를 포함할 수 있다.
Description
본 명세서는 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이산화탄소 흡수/분리용 흡수용액의 열화정도(열화 생성물, 열화정도)를 측정하기 위한 열화 성능 시험은 연소배가스 혹은 합성가스에 포함된 이산화탄소를 흡수/분리하기 위한 흡수용액의 개발에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 따라서, 연소배가스 및 합성 가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리하기 위한 흡수용액의 개발을 위하여, 흡수용액의 열화정도를 측정할 필요가 있다. 종래 기술에 따른 연소가스로부터 이산화탄소 제거를 위한 흡수용액의 흡수평형 시험방법 및 그 장치는 한국 특허 출원 번호 10-2007-0055823에도 개시되어 있다.
본 명세서는 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성 가스 중에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(흡수 용액)의 열화 정도를 시험하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치는, 외부로부터 혼합가스를 공급받고, 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 흡수시키는 제1 반응기와; 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되면, 상기 흡수제를 관로를 통해 이동시키는 펌프와; 상기 펌프에 의해 이동된 흡수제를 미리설정된 온도로 가열함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 제2 반응기와; 상기 제2 반응기에 연결되고, 상기 분리된 이산화탄소와 황화수소를 배출하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제를 응축하는 응축기와; 상기 응축된 흡수제를 흡수반응을 위한 온도로 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 제1 반응기로 이송시키는 열교환기를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제1 반응기는 상기 제1 반응기에 인접되게 설치되고, 상기 제1 반응기에 열을 인가하는 제1 전기 히터를 포함하며, 상기 제2 반응기는 상기 제2 반응기에 인접되게 설치되고, 상기 제2 반응기에 열을 인가하는 제2 전기 히터를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기 사이와 상기 펌프에 연결되는 제1 3 방향 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 흡수제를 공급하는 흡수제 공급구와; 상기 펌프와 상기 제1 반응기와 흡수제 공급구에 연결되는 제2 3방향 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제1 반응기에 연결되어 상기 제1 반응기 내의 가스를 배출함으로써 상기 제1 반응기 내의 압력을 조절하는 제1 압력조절밸브와; 상기 응축기에 연결되어 상기 응축기 내의 가스를 배출함으로써 상기 응축기 내의 압력을 조절하는 제2 압력조절밸브를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 흡수제는 상기 이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리하기 위한 흡수제일 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 방법은, 제1 반응기를 통해, 외부로부터 혼합가스를 공급받고, 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 흡수시키는 단계와; 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되면, 상기 흡수제를 관로를 통해 제2 반응기로 이동시키는 단계와; 상기 제2 반응기로 이동된 흡수제를 미리설정된 온도로 가열함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 단계와; 상기 분리된 이산화탄소와 황화수소를 배출하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제를 응축기를 통해 응축시키는 단계와; 상기 응축된 흡수제를 흡수반응을 위한 온도로 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 제1 반응기로 이송시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치 및 그 방법은, 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성 가스 중에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(흡수 용액)의 열화 정도를 시험함으로써, 상기 흡수제(흡수 용액)의 열화 특성을 확인할 수 있으며, 이산화탄소의 배출 저감 및 황화수소를 제거하여 정제된 합성가스를 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
이하에서는, 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 혼합(합성) 가스 중에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(흡수 용액)의 열화 정도를 시험하기 위한 장치 및 그 방법을 도 1을 참조하여 설명한다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치는, 이산화탄소 및 황화수소 흡수/분리를 위한 흡수제의 열화 성능을 시험하는 장치로서, 혼합가스 중에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 선택적으로 흡수시키는 흡수 반응기와, 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제(재생된 흡수제)를 상기 흡수 반응기에 공급하는 재생 반응기를 포함한다. 즉, 흡수제의 양과 혼합가스의 양을 조절하여 짧은 시간 내에 많은 반복 사이클 시험을 통해 흡수제가 열화되는 정도를 알 수 있으며, 실제적으로 석탄가스화에서 이루어지는 높은 압력 조건에서 흡수제의 열화특성을 확인할 수 있다. 그러므로 개발되는 화학적 흡수용액의 열화정도(열화생성물, 수명 등)를 압력상태에 무관하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치는, 외부로부터 혼합가스를 공급받고, 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제(이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리하기 위한 흡수제)에 흡수시키는 흡수 반응기(reactor)(1)와; 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되면(예를 들면, 흡수제가 이산화탄소와 황화수소를 더 이상 흡수할 수 없는 포화상태에 이를 때), 상기 흡수제를 관로(통로)를 통해 이동시키는 펌프(3)와; 상기 펌프(3)에 의해 이동된 흡수제를 미리설정된 온도로 가열함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 재생 반응기(2)와; 상기 재생 반응기(2)에 연결되고, 상기 분리된 이산화탄소와 황화수소를 배출하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제(재생 흡수제)를 응축하는 응축기(9)와; 상기 응축된 흡수제를 흡수반응을 위한 온도로 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 흡수 반응기(1)로 이송시키는 열교환기(4)를 포함한다. 상기 흡수와 분리 과정을 사용자에 의해 정해진 압력상태에서 계속적으로 반복 수행함으로써 상기 흡수제의 열화 성능(열화 정도)을 시험할 수 있다.
제1 전기 히터(8-1)는 상기 흡수 반응기(제1 반응기)(1)에 인접되게 설치되며, 상기 흡수 반응기(1)에 열을 인가한다.
제2 전기 히터(8-2)는 상기 재생 반응기(제2 반응기)(2)에 인접되게 설치되며, 상기 재생 반응기(2)에 열을 인가한다.
제1 3 방향 밸브(5)는 상기 흡수 반응기(1)와 상기 재생 반응기(2) 사이와 상기 펌프(3)에 연결되며, 상기 펌프(3)와 상기 제1 3 방향 밸브(5) 사이에 제2 3방향 밸브(7)가 더 설치될 수도 있다.
제3 3방향 밸브(6)는 상기 펌프(3)와 상기 흡수 반응기(1)와 흡수제 공급구(11)에 연결된다.
상기 흡수제 공급구(11)는, 상기 흡수제 공급구(11)와 상기 제3 3방향 밸브(6) 사이에 연결되고, 상기 흡수제를 공급 또는 차단하는 밸브(14)를 더 포함할 수 있다.
제1 압력조절밸브(12-1)는 상기 흡수 반응기(1)에 연결되어 상기 흡수 반응기(1) 내의 가스를 벤트(Vent)를 통해 배출함으로써 상기 흡수 반응기(1) 내의 압력을 조절하며, 제2 압력조절밸브(12-2)는 상기 응축기(9)에 연결되어 상기 응축기(9) 내의 가스를 벤트(Vent)를 통해 배출함으로써 상기 응축기(9) 내의 압력을 조절한다. 상기 제1 및 제2 압력조절밸브(12-1, 12-2)는 제어부(도시되지 않음)에 의해 자동으로 제어되거나 사용자에 의해 수동으로 제어될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치의 구성 및 동작을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 혼합 가스 공급(인가) 밸브(13)는 관로를 통해 상기 흡수 반응기(1)에 연결되고, 상기 혼합 가스를 흡수제 열화 성능 시험에 요구된 압력으로 상기 흡수 반응기(1)에 인가한다. 상기 혼합 가스는 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 가스(합성 가스)일 수 있으며, 이는 이산화탄소와 황화수소뿐만 아니라 다양한 가스를 포함한다.
상기 흡수제 공급구(또는 흡수제 주입구)(11)는 흡수제를 상기 제3 3방향 밸브(6)를 통해 상기 흡수 반응기(1)에 공급한다. 이때, 상기 제1 내지 제3 3방향 밸브(5, 6, 7)의 방향은 상기 흡수 반응기(1) 쪽으로 향하도록 제어된다. 상기 제1 내지 제3 3방향 밸브(5, 6, 7)의 방향 제어는 상기 제어부(도시되지 않음)에 의해 자동으로 제어되거나 사용자에 의해 수동으로 제어될 수도 있다.
상기 흡수 반응기(1)는 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 상기 흡수제(이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리하기 위한 흡수제)에 흡수시킨다.
상기 펌프(3)는 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되면(예를 들면, 흡수제가 이산화탄소와 황화수소를 더 이상 흡수할 수 없는 포화상태에 이를 때), 상기 흡수제를 관로(통로)를 통해 상기 재생 반응기(2)로 이동시킨다. 이때, 상기 제1 내지 제3 3방향 밸브(5, 6, 7)의 방향은 상기 재생 반응기(2)쪽으로 향하도록 제어된다. 상기 제1 내지 제3 3방향 밸브(5, 6, 7)의 방향 제어 및 상기 펌프(3)의 동작은 상기 제어부(도시되지 않음)에 의해 자동으로 제어되거나 사용자에 의해 수동으로 제어될 수도 있다.
상기 제2 전기 히터(8-2)는 상기 흡수제가 상기 재생 반응기(2)로 이동되면 상기 흡수제가 재생될 수 있는 온도까지 상기 재생 반응기(2)를 가열시킨다. 상기 흡수제가 재생될 수 있는 온도는 흡수제의 종류에 따라 변경될 수 있다.
상기 재생 반응기(2)는 상기 제2 전기 히터(8-2)의 열을 상기 흡수제에 인가함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시킨다.
상기 재생 반응기(2)에서 분리된 이산화탄소와 황화수소는 흡수제와 비말 동반(entrainment)하므로, 상기 분리된 이산화탄소와 황화수소는 응축기(9)와 제2 압력 조절 밸브(12-2)를 통해 배출시키고, 상기 흡수제는 상기 재생 반응기(2)의 상단에 연결된 응축기(9)에서 응축되어 상기 재생 반응기(2)로 재순환된다.
상기 열교환기(4)는 상기 응축된 흡수제가 상기 재생 반응기(2)를 통해 유입되면, 냉각수(10)를 이용하여 상기 흡수제가 흡수반응에 대응하는 온도가 될 때까지 상기 흡수제를 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 제3 3방향 밸브(6)를 통해 상기 흡수 반응기(1)에 공급한다. 상기 흡수와 분리 과정을 사용자에 의해 정해진 압력상태에서 계속적으로 반복 수행함으로써 상기 흡수제의 열화 성능(열화 정도)을 시험할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치 및 그 방법은, 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성 가스 중에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(흡수 용액)의 열화 정도를 시험함으로써, 상기 흡수제(흡수 용액)의 열화 특성을 확인할 수 있으며, 이산화탄소의 배출 저감 및 황화수소를 제거하여 정제된 합성가스를 공급할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 흡수 반응기 2: 재생 반응기
3: 펌프 4: 열교환기
5, 6, 7: 제1 내지 제3 3방향 밸브 8-1: 제1 전기히터
8-2: 제2 전기 히터 9: 응축기
10: 냉각수 11: 흡수제 공급구
12-1: 제1 압력조절밸브 12-2: 제2 압력조절밸브
13: 혼합 가스 공급 밸브 14: 밸브
3: 펌프 4: 열교환기
5, 6, 7: 제1 내지 제3 3방향 밸브 8-1: 제1 전기히터
8-2: 제2 전기 히터 9: 응축기
10: 냉각수 11: 흡수제 공급구
12-1: 제1 압력조절밸브 12-2: 제2 압력조절밸브
13: 혼합 가스 공급 밸브 14: 밸브
Claims (7)
- 외부로부터 혼합가스를 공급받고, 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 흡수시키는 제1 반응기와;
상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되어 흡수 포화상태가 되면, 상기 흡수제를 관로를 통해 이동시키는 펌프와;
상기 펌프에 의해 이동된 흡수제를 미리 설정된 온도로 가열함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 제2 반응기와;
상기 제2 반응기에 연결되고, 상기 분리된 이산화탄소와 황화수소를 배출하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제를 응축하는 응축기와;
상기 응축된 흡수제를 흡수반응을 위한 온도로 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 제1 반응기로 이송시키는 열교환기를 포함하며,
상기 제1 반응기는 상기 제1 반응기에 인접되게 설치되고, 상기 제1 반응기에 열을 인가하는 제1 전기 히터를 포함하며, 상기 제2 반응기는 상기 제2 반응기에 인접되게 설치되고, 상기 제2 반응기에 열을 인가하는 제2 전기 히터를 포함하고,
상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기 사이와 상기 펌프에 연결되는 제1 3방향 밸브를 더 포함하며,
상기 제1 반응기에 연결되어 상기 제1 반응기 내의 가스를 배출함으로써 상기 제1 반응기 내의 압력을 조절하는 제1 압력조절밸브와;
상기 응축기에 연결되어 상기 응축기 내의 가스를 배출함으로써 상기 응축기 내의 압력을 조절하는 제2 압력조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 흡수제를 공급하는 흡수제 공급구와;
상기 펌프와 상기 제1 반응기와 흡수제 공급구에 연결되는 제2 3방향 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 흡수제는 상기 이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리하기 위한 흡수제인 것을 특징으로 하는 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치. - 제1 반응기를 통해, 외부로부터 혼합가스를 공급받고, 상기 공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 흡수시키는 단계와;
상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수제에 흡수되어 흡수 포화상태가 되면, 펌프로 상기 흡수제를 관로를 통해 제2 반응기로 이동시키는 단계와;
상기 제2 반응기로 이동된 흡수제를 미리 설정된 온도로 가열함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 단계와;
상기 분리된 이산화탄소와 황화수소를 배출하고, 상기 이산화탄소와 황화수소가 분리된 흡수제를 응축기를 통해 응축시키는 단계와;
상기 응축된 흡수제를 흡수반응을 위한 온도로 냉각시키고, 상기 냉각된 흡수제를 상기 제1 반응기로 이송시키는 단계를 포함하며,
공급된 혼합가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 흡수제에 흡수시키는 단계는 제1 반응기에 인접되게 설치되는 제1 전기 히터에 의해 열을 인가받는 단계를 포함하고, 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소와 황화수소를 분리시키는 단계는 제2 반응기에 인접되게 설치되는 제2 전기 히터에 의해 열을 인가받는 단계를 포함하고,
상기 제1 반응기의 압력은 상기 제1 반응기에 연결되는 제1 압력조절밸브에 의해 조절되고, 상기 응축기 내의 압력은 상기 응축기에 연결되는 제2 압력조절밸브에 의해 조절되며,
상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기 사이와 상기 펌프에 연결되는 제1 3방향밸브에 의해, 흡수제의 흐름 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 흡수제의 열화 성능 시험 방법.
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| KR1020120031852A KR101441494B1 (ko) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 가스 흡수제의 열화 성능 시험 장치 및 그 방법 |
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| KR20090027294A (ko) * | 2007-09-12 | 2009-03-17 | 한국전력공사 | 순환공정에 의한 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 장치 및 그 방법 |
-
2012
- 2012-03-28 KR KR1020120031852A patent/KR101441494B1/ko active IP Right Grant
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| KR20130109809A (ko) | 2013-10-08 |
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