KR101498460B1 - 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템 및 방법 - Google Patents
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 이산화탄소를 비롯한 산성 가스 포집 시스템에서, 흡수제 재생을 위한 재생탑에 제공해야 하는 열량을 감축시킬 수 있는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 산성 가스를 포집하는 시스템에서 발생하는 자체의 열을 활용하여 에너지 소모를 줄일 수 있는 산성 가스 포집 시스템 및 산성 가스 포집 방법을 제공한다. 본 발명의 시스템 및 방법은 포집 공정에서 발생하는 온도가 낮은 분리수를 고온의 처리 가스와 열교환시킴으로써 처리가스 응축시, 응축기의 냉각용량을 낮추고, 저온의 분리수를 예열된 상태로 재생탑에 유입시키므로 재비기 요구 열량을 낮추는 효과가 있다. 또한, 공정 자체에서 발생하는 응축수와 열통합 공정으로 저온의 분리수를 세정탑 및 희박용액 냉각에도 활용함으로써 흡수제 재생공정의 에너지 절감에 용이하다.
Description
본 발명은 산성 가스 포집 시스템에 관한 것으로, 특히 이산화탄소 포집시물분리기에서 분리된 분리수를 순환시켜 에너지를 절감할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
화석연료의 사용에 따라 대기 중에 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 등 산성 가스 농도가 증가하여, 이로 인한 지구 온난화가 문제되고 있다. 특히 대기 중 이산화탄소는 1992년 리우 환경회의 이후 그 저감을 위한 여러 방안이 세계적으로 활발히 논의되고 있다.
이산화탄소 포집 및 저장(CCS; Carbon Dioxide Capture& Storage) 기술은 화석연료를 사용하여 이산화탄소를 대량 배출하는 발전소, 철강, 시멘트 공장 등에서 배출되는 이산화탄소를 대기로부터 격리시키는 기술이다.
CCS 기술 중 이산화탄소 포집기술은 전체 비용의 70 내지 80%를 차지하는 핵심 기술로 크게 연소 후 포집기술(Post-combustion technology), 연소 전 포집기술(Pre-combustion technology) 및 순산소 연소기술(Oxy-fuel combustion technology)로 구분(이산화탄소 포집 및 저장기술, 박상도, 물리학과 첨단기술, June, 2009)된다.
연소 후 포집기술(Post-combustion technology)은 화석연료 연소에서 나온 이산화탄소(CO2)를 여러 용매에 흡수시키거나 반응시켜 제거하는 기술이며, 연소 전 포집기술(Pre-combustion technology)은 연소 전에 이산화탄소를 분리해 내는 것으로 석탄과 같은 화석연료를 가스화 시키는 과정을 통해 사전 처리하여 CO2와 수소로 전환시킨 후에 이산화탄소(CO2)/수소(H2)혼합가스 중에서 이산화탄소(CO2)를 분리하거나 또는 혼합가스를 연소시켜서 배기가스 중의 이산화탄소(CO2)를 포집하는 기술이다. 또한, 순 산소 연소기술(Oxy-fuel combustion technology)은 화석연료를 연소시킬 때 공기 대신 산소만을 이용하여 연소시켜 이산화탄소(CO2) 포집을 용이하게 하는 기술이다. 위 기술 중 연소 후 포집기술이 현재 가장 폭넓게 사용되고 있다.
기존 이산화탄소 발생원에 적용하기 가장 용이한 기술은 연소 후 포집기술이다. 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 흡탈착하여 이산화탄소를 분리하는 방법으로 흡수제 성능향상과 이에 따른 공정 개선 등에 초점이 맞추어져 있다. 이 기술은 요소비료 생산, 자동용접, 탄산음료 등에 필요한 이산화탄소를 공급하기 위하여 습식 흡수기술과 건식 흡착기술이 상용화되어 가동되고 있으며, 습식 흡수기술의 효율이 높은 편이다.
습식 흡수기술의 대표적인 공정은 아민계 흡수제를 사용하는 포집공정으로 석유화학공정 중 개질공정에서 적용된 바 있는 기술적 신뢰성이 확보된 기술이지만, 다양한 오염물이 포함된 연도가스에 적용하기 위해서는 흡수제 성능 및 공정 개선이 필요하다. 아민계 흡수제를 사용하는 공정은, 알킬기에 아민과 hydroxyl기가 결합된 알칸올아민을 흡수제로 이용하는 화학흡수공정으로 유입 가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수탑과 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 재생하는 재생탑(가열 재생탑) 및 부대설비로 구성되어 있다.
아민계 흡수제로 가장 널리 이용되고 있는 MEA(Mono Ethanol Amine)는 아민기의 비공유 전자에 의하여 형성되는 알칼리성이 수용액에서 산성인 이산화탄소와 산-염기 중화반응의 원인을 제공하며, 생성된 염(carbamate 또는 bicarbonate)은 약 110 내지 130℃에서 분해되어 재생된다. 흡수제로 사용되는 아민들은 각각의 구조적인 특성에 따라 이산화탄소의 흡수능과 흡수 속도 등에 많은 차이를 보이고 있다.
이산화탄소를 흡수하는 공정은 약 40 내지 50℃에서 이루어지는데 비해, 재생공정은 약 110 내지 130℃에서 진행되므로 재생공정에서 흡수제의 일부가 증기화되어 이산화탄소와 함께 배출되므로 이를 냉각응축시키기 위한 냉각기 및 재생공정의 재비기의 요구 열량을 줄일 수 있는 예열 기술이 필요하다.
대한민국 등록특허 제 0983677호는 산성 가스 흡수 분리 시스템 및 방법에 관한것으로, 증기 발생용 보일러에서 발생된 증기를 흡수제 재생용 열원으로 활용하는 방법을 개시한다. 하지만 이는 발생된 증기를 흡수제 재생용으로만 활용하는 것의 한계가 있다.
따라서 재생공정을 위한 가열과 냉각에 따른 에너지의 소모가 많으므로 이를 감소시키기 위한 기술개발이 요구된다.
(0001) 이산화탄소 포집 및 저장기술, 박상도, 물리학과 첨단기술, June, 2009
본 발명은 산성 가스를 포집하는 시스템자체에서 발생하는 분리수를 산성 가스 포집 시스템의 열교환에 활용하여 에너지 소모를 줄일 수 있는 산성 가스 포집 시스템 및 산성 가스 포집 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 연소 배기가스가 흡수탑으로 공급되기 전에 물분리기를 거치면서 분리되는 분리수를 활용하여, 본 발명의 시스템에서 배가스, 세정탑, 흡수제 용액 및 희박용액의 냉각 또는 예열을 통해 에너지 효율을 극대화할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
한 양태에서 본 발명은 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인; 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인; 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 분리수가 희박용액과 열교환하기 위해 제4 열교환기로 향하도록 하는 공급라인; 상기 제4 열 교환기에서 열교환된 분리수가 재생탑에서 배출되는 혼합가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상단으로 공급하는 라인을 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인; 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인; 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 분리수를 세정탑의 냉각수로 사용하기 위해 세정탑으로 향하도록 하는 공급 라인; 상기 세정탑에서 열교환된 분리수가 재생탑에서 배출되는 혼합가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상단으로 공급하는 라인을 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인; 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인; 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수가 상기 분리수와 통합하는 라인; 상기 통합된 분리수 및 응축수를 희박용액과 열교환하기 위해 제4 열교환기로 향하도록 하는 공급 라인; 상기 제4 열 교환기에서 열교환된 분리수 및 응축수가 재생탑에서 배출되는 처리가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상단으로 공급하는 라인을 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인; 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인; 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수가 상기 분리수와 통합하는 라인; 상기 통합된 분리수 및 응축수를 배가스의 냉각수로 사용하기 위해 제6 열교환기를 거치는 공급라인; 상기 제6 열교환기를 거친 분리수 및 응축수가 재생탑에서 배출되는 처리가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 응축수를 상기 재생탑 상단으로 공급하는 라인을 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인; 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인; 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 분리수를 연소 배가스를 냉각하기 위해 제1 열교환기로 공급하는 라인; 및 상기 제1 열교환기를 거친 분리수를 흡수탑에서 배출되는 산성가스 흡수용액의 열회수를 위해 직접 상기 흡수용액으로 공급되는 라인을 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃인, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 산성 가스는, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소)인, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 상기 분리수를 제3 열교환기로 공급하여 희박용액으로부터 열을 회수하는 단계; 상기 희박용액으로부터 열을 회수한 분리수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수를 재생탑 상단부로 공급하는 단계를 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수를 세정탑으로 공급하여 상기 세정탑을 냉각하는 단계; 상기 세정탑에서 열교환된 분리수를 제5 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수를 재생탑 상단부로 공급하는 단계를 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수 및응축기를 거쳐 생성된 응축수와 함께 제3 열교환기로 공급하여 희박용액으로부터 열을 회수하는 단계; 상기 희박용액으로부터 열을 회수한 분리수 및 응축수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및
상기 처리가스의 열을 회수한 분리수 및 응축수를 재생탑 상단부로 공급하는 단계를 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수 및 응축기를 거쳐 생성된 응축수와 함께 제6 열교환기로 공급하여 흡수탑에서 방출되는 배가스를 냉각하는 단계; 상기 배가스로부터 열을 회수한 분리수 및 응축수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수 및 응축수를 재생탑 상단부로 공급하는 단계를 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수를 제1 열교환기로 공급하여 연소 배가스를 냉각하는 단계; 상기 배가스의 열을 회수한 분리수를 상기 흡수탑에서 산성 가스를 흡수한 흡수제용액으로 직접 주입하는 단계를 포함하는, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃인, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 산성 가스는, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4),황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소)인, 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법을 제공한다.
본 발명의 시스템 및 방법은 물분리기에서 분리된 온도가 낮은 분리수를 고온의 처리 가스와 열교환시킴으로써 응축된 물을 예열시킨 후 재생탑에 유입시키므로 재비기 요구 열량을 낮추는 효과가 있다. 또한, 저온의 분리수를 세정탑 및 희박용액 냉각에도 활용함으로써 흡수제 재생공정의 에너지 절감에 용이하다.
도 1은 종래의 산성 가스 분리 회수 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 산성 가스 분리 회수 시스템 및 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기서, 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명에서는 열교환기에서 열을 교환하는 흡수제, 처리 가스 또는 응축수를 운송하는 라인은 서로 "교차"한다고 표현하였다. 즉, 두 유체 운송라인은 열교환기에서 서로 "교차"하여 열을 교환한다.
도 1은 종래의 산성 가스 포집 시스템을 나타낸다. 이산화탄소 등 산성 가스를 포함하고 있는 배기가스를 기체와 액체 사이의 접촉이 원활히 이루어지도록 넓은 표면적을 갖는 충전물이 충전되어 있는 흡수탑(10)에 공급하여, 상기 흡수탑의 상부에서 살포되는 용액 상태의 흡수제와 대기압 조건에서 접촉시킨다. 상기 접촉은 약 40 내지 50℃의 온도범위에서 진행되어, 배기가스 내의 이산화탄소 등 산성 가스를 흡수용액에 흡수시킨다.
상기 흡수탑에서 방출되는 흡수제, 즉 이산화탄소를 포함하는 산성 가스가 흡수된 흡수제는 재생탑(20)으로 보내져 약 120℃ 전후의 온도범위에서 가열 처리된 후 흡수제에서 유리된 처리 가스는 상기 재생탑의 상부로 방출하고, 재생된 흡수제는 재비기(Reboiler)(40)를 거쳐 흡수탑으로 다시 공급되는 순환과정을 거친다. 상기 재생탑에서 방출된 처리가스는 처리가스 배출라인(31)을 통해 응축기(50)로 공급되어 응축기에서 물은 응축되고 응축되지 않은 수증기와 이산화탄소 등 산성 가스는 최종산물로 얻어진다. 상기 응축된 물은 응축수 공급라인(51)을 따라 재생탑 안으로 재순환되고, 이러한 재순환은 재생탑의 분리효율을 높이는 효과가 있으나 저온의 응축된 물이 유입됨에 따라 재비기 요구 열량(Reboiler heat duty)을 증가시키는 요인이 된다. 상기 재생된 흡수제는 흡수제 재순환 라인을 따라 이동해 제2 열교환기(12)를 통해 상기 재생탑으로 보내지는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 예열하고, 새로운 산성 가스를 흡수하기 위해 흡수탑에 다시 공급된다. 상기 제2 열교환기에서 재생된 흡수제 공급라인(41)과 흡수탑에서 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하는 흡수제 공급라인(21)이 서로 교차한다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸 것이다. 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑(20) 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑(30)을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기(11) 및 물분리기(60)를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인(61); 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기(12)를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인(21); 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기(50)로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기(13)를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인(51); 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인(62)을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 분리수가 희박용액과 열교환하기 위해 제4 열교환기(14)로 향하도록 하는 공급라인; 상기 제4 열 교환기에서 열교환된 분리수가 재생탑에서 배출되는 혼합가스의 열회수를 위해 제5 열교환기(15)로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함한다.
상기 희박용액이란 산성 가스 포집 시스템 중 산성 가스를 흡수한 흡수제가 재생탑에 공급되고, 상기 재생탑에서 산성 가스를 탈거하여 재생한 아민용액(흡수제)이다. 재생된 흡수제는 산성 가스를 다시 흡수하기위해 재비기(40)를 거쳐 흡수탑으로 공급된다. 본 발명에서는 상기 분리수를 분리수 공급라인으로 공급하여 냉각수로 활용한다. 상기 분리수는 흡수탑으로 연소 배가스를 주입전에 물분리기를 통해 분리해낸 분리수로써, 제4 열교환기에서 열교환을 통해 희박용액을 냉각하는 냉각수로 사용한다. 상기 희박용액의 열을 회수한 상기 분리수는 제 5열교환기로 공급되어 재생탑에서 발생하는 고온(90 내지 100)의 처리가스의 열을 회수한 후, 재생탑 상부로 주입된다. 종래의 차가운 응축수를 재생탑으로 유입하는 것은 재비기(Reboiler)의 요구 열량(Reboiler heat duty)을 증가시키는 요인이 된다. 따라서 도 2에 도시된 산성 가스 포집 시스템 공정은 희박용액 및 처리가스에서 열을 회수하여 예열된 분리수를 차가운 응축수와 함께 주입하기 때문에 재비기 요구 열량을 낮추는 효과를 갖는다. 또한 처리가스를 냉각함으로써 재생탑 상부에 위치한 응축기의 냉각부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃이다. 또한 상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소) 등이 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타낸 것이다. 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑(20) 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑(30)을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기(11) 및 물분리기(60)를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인(61); 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기(12)를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인(21); 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기(50)로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기(13)를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인(51); 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인(62)을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 세정탑(26)의 냉각수로 사용하기 위해 세정탑으로 향하도록 하는 공급 라인; 상기 세정탑에서 열교환된 분리수가 재생탑에서 배출되는 혼합가스의 열회수를 위해 제5 열교환기(15)로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함한다.
흡수탑 상부에 아민 회수를 위한 물세척부(water washing)를 구비한 흡수탑의 경우에는 흡수탑에서 방출되는 배가스 중의 불순물을 세정하기 위해 상기 배가스의 냉각이 선행되어야 한다. 따라서 분리수를 상기 흡수탑에서 방출되는 배가스를 냉각하기 위해 세정탑의 냉각수로 사용할 수 있다. 상기 세정탑의 냉각수로 사용한 분리수는 제5 열교환기로 공급되어 재생탑에서 발생하는 처리가스와의 열교환으로 열을 회수한 후 재생탑 상부로 주입된다. 종래의 차가운 응축수를 재생탑으로 유입하는 것은 재비기(Reboiler)(40)의 요구 열량(Reboiler heat duty)을 증가시키는 요인이 된다. 따라서 도 2에 도시된 산성 가스 포집 시스템 공정은 희박용액 및 처리가스에서 열을 회수하여 예열된 분리수를 차가운 응축수와 함께 주입하기 때문에 재비기 요구 열량을 낮추는 효과를 갖는다. 또한 처리가스를 냉각함으로써 재생탑 상부에 위치한 응축기의 냉각부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃이다. 또한 상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소) 등이 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타내는 것이다. 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑(20) 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑(30)을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기(11) 및 물분리기(60)를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인(61); 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기(12)를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인(21); 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기(50)로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기(13)를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인(51); 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인(62)을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수가 상기 분리수와 통합하는 라인(71); 상기 통합된 분리수 및 응축수를 희박용액과 열교환하기 위해 제4 열교환기(14)로 향하도록 하는 공급 라인; 상기 제4 열 교환기에서 열교환된 분리수 및 응축수가 재생탑에서 배출되는 처리가스의 열회수를 위해 제5 열교환기(15)로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함한다.
상기 도 4의 시스템은 분리수 및 응축수를 동시에 이용한 열 통합공정으로 물분리기에서 발생한 분리수 및 응축기에서 발생한 응축수를 각각 분리수 공급라인 및 응축수 공급라인을 통하여 통합한 후, 제4 열교환기로 공급하고 동시에 희박용액의 냉각수로 활용하는 것이다. 상기 희백용액의 열을 회수한 상기 분리수 및 응축수는 제 5열교환기로 공급되어 재생탑에서 발생하는 고온(90 내지 100℃)의 처리가스와열교환으로 열을 회수한 후, 재생탑 상부로 주입된다. 종래의 차가운 응축수를 재생탑으로 유입하는 것은 재비기(Reboiler)(40)의 요구 열량(Reboiler heat duty)을 증가시키는 요인이 된다. 따라서 도 2에 도시된 산성 가스 포집 시스템 공정은 희박용액 및 처리가스에서 열을 회수하여 예열된 분리수 및 응축수를 함께 주입하기 때문에 재비기 요구 열량을 낮추는 효과를 갖는다. 또한 처리가스를 냉각함으로써 재생탑 상부에 위치한 응축기의 냉각부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃이다. 또한 상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소) 등이 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 한 구현예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타내는 것이다. 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑(20) 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑(30)을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기(11) 및 물분리기(60)를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인(61); 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기(12)를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인(21); 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기(50)로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기(13)를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인(51); 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인(62)을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수가 상기 분리수와 통합하는 라인(71); 통합된 분리수 및 응축수를 배가스의 냉각수로 사용하기 위해 제6 열교환기(16)를 거치는 공급라인; 및 상기 제6 열교환기를 거친 분리수 및 응축수가 재생탑에서 배출되는 처리가스의 열회수를 위해 제5 열교환기(15)로 향하도록하는 공급라인; 및 상기 제5 열교환기를 거친 응축수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함한다.
상기 도 5의 시스템은 분리수 및 응축수를 동시에 이용한 열 통합공정으로 물분리기에서 발생한 분리수 및 응축기에서 발생한 응축수를 각각 분리수 공급라인 및 응축수 공급라인을 통하여 제6 열교환기로 공급하고 동시에 흡수탑에서 방출된 배가스의 냉각수로 활용하는 것이다. 제 5열교환기로 공급되어 재생탑에서 발생하는 고온(90 내지 100)의 처리가스와열교환으로 열을 회수한 후, 재생탑 상부로 주입된다. 종래의 차가운 응축수를 재생탑으로 유입하는 것은 재비기(Reboiler)(40)의 요구 열량(Reboiler heat duty)을 증가시키는 요인이 된다. 따라서 도 2에 도시된 산성 가스 포집 시스템 공정은 희박용액 및 처리가스에서 열을 회수하여 예열된 분리수 및 응축수를 함께 주입하기 때문에 재비기 요구 열량을 낮추는 효과를 갖는다. 또한 처리가스를 냉각함으로써 재생탑 상부에 위치한 응축기의 냉각부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃이다. 또한 상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소) 등이 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 한 구현예에 따른 산성 가스 포집 시스템을 나타내는 것이다. 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑(20) 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑(30)을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로, 상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기(11) 및 물분리기(60)를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인(61); 상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기(12)를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인(21); 상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기(50)로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기(13)를 거치는 처리가스 라인; 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인(51); 및 상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인(62)을 포함하고, 상기 분리수 공급 라인은 분리수를 연소 배가스를 냉각하기 위해 제1 열교환기(11)로 공급하는 라인; 및 상기 제1 열교환기를 거친 분리수를 흡수탑에서 배출되는 산성가스 흡수용액의 열회수를 위해 직접 상기 흡수용액으로 공급되는 라인을 포함한다.
상기 분리수를 제1 열교환기로 공급함으로써 배기가스 공급라인으로 공급되는 산성 가스를 냉각할 수 있으며, 상기 산성가스에서 열을 회수한 분리수는 흡수탑에서 방출되는 산성가스를 흡수한 흡수제 용액으로 직접 주입한다. 분리수로 인해 예열된 흡수제 용액은 제2 열교환기에서 재생된 희박용액(100 내지 120)과 교차하면서 고온(100)으로 예열된 후 재생탑으로 주입된다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃이다. 또한 상기 산성 가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소) 등이 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 한 구현예에서는 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 상기 분리수를 제3 열교환기로 공급하여 희박용액으로부터 열을 회수하는 단계; 상기 희박용액으로부터 열을 회수한 분리수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수를 세정탑으로 공급하여 상기 세정탑을 냉각하는 단계; 상기 세정탑에서 열교환된 분리수를 제5 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수 및 응축기를 거쳐 생성된 응축수와 함께 제3 열교환기로 공급하여 희박용액으로부터 열을 회수하는 단계; 상기 희박용액으로부터 열을 회수한 분리수 및 응축수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수 및 응축수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수 및 응축기를 거쳐 생성된 응축수와 함께 제6 열교환기로 공급하여 흡수탑에서 방출되는 배가스를 냉각하는 단계; 상기 배가스로부터 열을 회수한 분리수 및 응축수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 처리가스의 열을 회수한 분리수 및 응축수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로, 상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계; 흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계; 상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및 상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수를 제1 열교환기로 공급하여 연소 배가스를 냉각하는 단계; 상기 배가스의 열을 회수한 분리수를 상기 흡수탑에서 산성 가스를 흡수한 흡수제용액으로 직접 주입하는 단계를 포함한다.
이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
11. 제1 열교환기
12. 제2 열교환기
13. 제3 열교환기
14. 제4 열교환기
15. 제5 열교환기
16. 제6 열교환기
20. 흡수탑
21. 흡수제 공급라인
26. 세정탑
30. 재생탑
31. 처리가스 라인
40. 재비기
41. 재생된 흡수제 공급라인
50. 응축기
51. 응축수 공급라인
60. 물 분리기
61. 배기가스 공급라인
62. 분리수 공급라인
71. 분리수 및 응축수 통합 공급라인
12. 제2 열교환기
13. 제3 열교환기
14. 제4 열교환기
15. 제5 열교환기
16. 제6 열교환기
20. 흡수탑
21. 흡수제 공급라인
26. 세정탑
30. 재생탑
31. 처리가스 라인
40. 재비기
41. 재생된 흡수제 공급라인
50. 응축기
51. 응축수 공급라인
60. 물 분리기
61. 배기가스 공급라인
62. 분리수 공급라인
71. 분리수 및 응축수 통합 공급라인
Claims (14)
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로,
상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인;
상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인;
상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인;
상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및
상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고,
상기 분리수 공급 라인은 분리수가 희박용액과 열교환하기 위해 제4 열교환기로 향하도록 하는 공급라인;
상기 제4 열 교환기에서 열교환된 분리수가 재생탑에서 배출되는 혼합가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및
상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템. - 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로,
상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인;
상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인;
상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인;
상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및
상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고,
상기 분리수 공급 라인은 분리수를 세정탑의 냉각수로 사용하기 위해 세정탑으로 향하도록 하는 공급 라인;
상기 세정탑에서 열교환된 분리수가 재생탑에서 배출되는 혼합가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및
상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로,
상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인;
상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인;
상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인;
상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및
상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고,
상기 분리수 공급 라인은 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수가 상기 분리수와 통합하는 라인;
상기 통합된 분리수 및 응축수를 희박용액과 열교환하기 위해 제4 열교환기로 향하도록 하는 공급 라인;
상기 제4 열 교환기에서 열교환된 분리수 및 응축수가 재생탑에서 배출되는 처리가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및
상기 제5 열교환기를 거친 분리수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로,
상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인;
상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인;
상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인;
상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및
상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고,
상기 분리수 공급 라인은 상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수가 상기 분리수와 통합하는 라인;
상기 통합된 분리수 및 응축수를 배가스의 냉각수로 사용하기 위해 제6 열교환기를 거치는 공급라인;
상기 제6 열교환기를 거친 분리수 및 응축수가 재생탑에서 배출되는 처리가스의 열회수를 위해 제5 열교환기로 향하도록하는 공급라인; 및
상기 제5 열교환기를 거친 응축수를 상기 재생탑 상부로 공급하는 라인을 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 시스템으로,
상기 포집 시스템은 산성 가스를 포함하는 배기가스를 흡수탑으로 공급하되 흡수탑 주입 전에 제 1열교환기 및 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑으로 향하도록 하는 배기가스 공급라인;
상기 흡수탑 내에서 산성 가스를 흡수한 상기 흡수제를 상기 재생탑에 공급하되 제2 열교환기를 거쳐 상기 재생탑으로 향하도록 하는 흡수제 공급 라인;
상기 재생탑에서 방출되는 처리가스를 응축기로 공급하되 상기 처리가스는 상기 응축기에 도달하기 전에 제3 열교환기를 거치는 처리가스 라인;
상기 응축기를 거쳐 생성된 응축수를 활용하는 응축수 공급 라인; 및
상기 물분리기에서 분리된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인을 포함하고,
상기 분리수 공급 라인은 분리수를 연소 배가스를 냉각하기 위해 제1 열교환기로 공급하는 라인; 및
상기 제1 열교환기를 거친 분리수를 흡수탑에서 배출되는 산성가스 흡수용액의 열회수를 위해 직접 상기 흡수용액으로 공급되는 라인을 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃인,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산성 가스는, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소)인,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로,
상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하되 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계;
흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계;
상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및
상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 분리수를 공급하는 단계는 상기 분리수를 제3 열교환기로 공급하여 희박용액으로부터 열을 회수하는 단계;
상기 희박용액으로부터 열을 회수한 분리수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및
상기 처리가스의 열을 회수한 분리수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로,
상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하되 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계;
흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계;
상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및
상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수를 세정탑으로 공급하여 상기 세정탑을 냉각하는 단계;
상기 세정탑에서 열교환된 분리수를 제5 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및
상기 처리가스의 열을 회수한 분리수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로,
상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하되 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계;
흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계;
상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및
상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수 및 응축기를 거쳐 생성된 응축수와 함께 제3 열교환기로 공급하여 희박용액으로부터 열을 회수하는 단계;
상기 희박용액으로부터 열을 회수한 분리수 및 응축수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및
상기 처리가스의 열을 회수한 분리수 및 응축수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로,
상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하되 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계;
흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계;
상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및
상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 분리수를 공급하는 단계는 상기 분리수 및 응축기를 거쳐 생성된 응축수와 함께 제6 열교환기로 공급하여 흡수탑에서 방출되는 배가스를 냉각하는 단계;
상기 배가스로부터 열을 회수한 분리수 및 응축수를 제4 열교환기로 공급하여 상기 처리가스의 열을 회수하는 단계; 및
상기 처리가스의 열을 회수한 분리수 및 응축수를 재생탑 상부로 공급하는 단계를 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
- 흡수제를 이용하여 산성 가스를 흡수하는 흡수탑 및 상기 흡수제로부터 처리 가스를 분리하는 재생탑을 구비한 산성 가스 포집 방법으로,
상기 포집 방법은 산성 가스를 함유하고 있는 배기가스를 흡수탑에 공급하되 물분리기를 거쳐 상기 흡수탑에 공급하여 산성 가스를 흡수제에 흡수시키는 단계;
흡수탑에서 방출되는 산성 가스를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 공급하여 상기 흡수제로부터 산성 가스를 분리하는 단계;
상기 재생탑에서 나온 처리가스를 응축기로 공급하여 상기 처리가스로부터 응축수를 분리하는 단계; 및
상기 물분리기를 거쳐 생성된 분리수를 활용하는 분리수 공급 라인으로 분리수를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 분리수를 공급하는 단계는 분리수를 제1 열교환기로 공급하여 연소 배가스를 냉각하는 단계;
상기 배가스의 열을 회수한 분리수를 상기 흡수탑에서 산성 가스를 흡수한 흡수제용액으로 직접 주입하는 단계를 포함하는,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
- 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응축기의 작동 온도는 30 내지 40℃인,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
- 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산성 가스는, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 카보닐 설파이드(COS) 또는 머캡탄(RSH, R= 탄화수소)인,
분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 방법.
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Cited By (3)
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| KR101767140B1 (ko) | 2016-05-19 | 2017-08-24 | 한국에너지기술연구원 | 공정자체에서 발생된 에너지를 이용하여 수분공급이 가능한 건식 이산화탄소 포집시스템, 수분공급방법 및 그 포집시스템의 운전방법 |
| KR20200124844A (ko) * | 2019-04-25 | 2020-11-04 | 주식회사 포스코 | 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법 |
| KR102233842B1 (ko) * | 2019-12-09 | 2021-03-30 | 한국에너지기술연구원 | 공정열을 활용한 이산화탄소 포집 시스템 및 그를 이용한 이산화탄소 포집 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019095371A1 (zh) * | 2017-11-20 | 2019-05-23 | 江苏宏大环保科技有限公司 | 一种废气排放设备 |
| CN114517846B (zh) * | 2020-11-20 | 2024-05-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于酸性气的水封系统和火炬燃烧系统 |
| CN114405246B (zh) * | 2021-12-28 | 2022-11-01 | 中国矿业大学 | 一种适用于低分压co2捕集纯化的节能工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090008270A (ko) * | 2006-03-23 | 2009-01-21 | 유니버서티 오브 레지나 | 열 복구 가스 흡수 프로세스 |
| KR20100092967A (ko) * | 2007-12-13 | 2010-08-23 | 알스톰 테크놀러지 리미티드 | 흡수 용액을 재생시키는 시스템 및 방법 |
| KR20120029523A (ko) * | 2010-09-17 | 2012-03-27 | 한국전력공사 | 혼합가스 중 산성가스를 분리하는 분리장치 및 분리방법 |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
| WO2008144918A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | University Of Regina | Method and absorbent composition for recovering a gaseous component from a gas stream |
| CN102170957B (zh) | 2008-08-22 | 2015-07-22 | 联邦科学及工业研究组织 | Co2耗尽的烟气的处理 |
| KR100983677B1 (ko) | 2009-06-30 | 2010-09-24 | 한국전력공사 | 산성 가스 흡수 분리 시스템 및 방법 |
| KR101746235B1 (ko) | 2011-08-29 | 2017-06-13 | 한국전력공사 | 에너지 효율이 증대된 발전소 이산화탄소 포집장치 및 포집방법 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090008270A (ko) * | 2006-03-23 | 2009-01-21 | 유니버서티 오브 레지나 | 열 복구 가스 흡수 프로세스 |
| KR20100092967A (ko) * | 2007-12-13 | 2010-08-23 | 알스톰 테크놀러지 리미티드 | 흡수 용액을 재생시키는 시스템 및 방법 |
| KR20120029523A (ko) * | 2010-09-17 | 2012-03-27 | 한국전력공사 | 혼합가스 중 산성가스를 분리하는 분리장치 및 분리방법 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101767140B1 (ko) | 2016-05-19 | 2017-08-24 | 한국에너지기술연구원 | 공정자체에서 발생된 에너지를 이용하여 수분공급이 가능한 건식 이산화탄소 포집시스템, 수분공급방법 및 그 포집시스템의 운전방법 |
| KR20200124844A (ko) * | 2019-04-25 | 2020-11-04 | 주식회사 포스코 | 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법 |
| KR102209400B1 (ko) * | 2019-04-25 | 2021-02-01 | 주식회사 포스코 | 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법 |
| KR102233842B1 (ko) * | 2019-12-09 | 2021-03-30 | 한국에너지기술연구원 | 공정열을 활용한 이산화탄소 포집 시스템 및 그를 이용한 이산화탄소 포집 방법 |
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