KR101646125B1

KR101646125B1 - 가스 포집 플랜트

Info

Publication number: KR101646125B1
Application number: KR1020150023460A
Authority: KR
Inventors: 배신태; 남성찬; 박성열; 윤여일
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 한국에너지기술연구원
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-08-12
Also published as: CN105879587B; CN105879587A; JP6649736B2; DE102015218118B4; US10099171B2; US20160236138A1; JP2016150339A; DE102015218118A1

Abstract

가스 포집 플랜트는 재생이 필요한(즉, 분리 물질이 포함된) 대상 가스를 린 흡수액에 용해시켜 리치 흡수액을 생성하는 흡수탑; 상기 흡수탑에서 생성된 리치 흡수액을 끓여 재생 가스가 분리된 린 흡수액을 생성하고, 생성된 린 흡수액은 다시 흡수탑으로 공급하는 재생탑; 그리고 상기 재생탑으로부터 공급 받은 재생 가스를 응축시켜 응축수와 목표 가스를 분리시키며, 분리된 응축수는 상기 재생탑에 공급하고 분리된 목표 가스는 배출하는 가스 응축 장치;를 포함하며, 상기 가스 응축 장치는 하나의 하우징 내에 배치된 응축기와 환류기를 포함하고, 상기 응축기는 환류기의 상부에 배치될 수 있다.

Description

가스 포집 플랜트{GAS CAPTURING PLANT}

본 발명은 기액 분리 공정에 범용적으로 사용할 수 있는 가스 포집 플랜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상 가스를 흡수액에 용해시켜 리치 흡수액을 제작하고, 제작된 리치 흡수액을 재생하여 재생 가스를 생성한 후, 재생 가스를 응축시켜 목표 가스를 분리하는 가스 포집 플랜트에 관한 것이다.

지구 온난화와 대기 오염이 심해짐에 따라 이산화탄소의 대기 방출을 억제하기 위한 기술 개발이 최근 활발하다. 특히 화력발전소나 보일러 설비에서 방출되는 이산화탄소를 효율적으로 포집하는 방법을 개발하기 위한 많은 연구가 행해지고 있다.

다양한 가스 포집 방법 중, 최근에는 이산화탄소를 포집하기 위하여 흡수액을 이용한 화학 흡수법이 대용량의 이산화탄소 포집에 적합함이 널리 알려지고 있다. 화학 흡수법을 이용한 가스 포집 플랜트에 의하면, 화력발전소나 보일러 설비에서 방출되는 이산화탄소를 흡수탑에서 흡수액에 흡수시키고, 이산화탄소를 흡수한 포화 흡수액을 재생탑에서 가열하여 이산화탄소를 포함하는 재생 가스를 흡수액으로부터 분리한다.

종래의 가스 포집 플랜트에 따르면, 흡수탑 내에 설치된 정류기에서 이산화탄소와 흡수액이 접촉하도록 한다. 이 때, 흡수액이 정류기 내의 충전물을 지나갈 때 발생하는 편류 현상을 방지하기 위하여 충전물 사이에 흡수액을 가운데로 모으는 장치를 설치하거나, 기체를 골고루 분산시키기 위한 분산판을 흡수탑의 상부에 설치하였다. 즉, 흡수탑의 상부 구조를 개선하여 기체와 액체의 편류 현상을 방지하였다. 그러나, 흡수탑 하부에서 기체의 빠른 선속도와 흡수액 낙하 액적에 의한 이상 현상을 제어하기가 어려웠다.

또한, 재생탑에는 재생을 위한 에너지 공급원으로 흡수액 가열용 리보일러(reboiler)가 장착된다. 리보일러는 흡수액을 재생이 가능한 온도까지 가열하여 흡수액에 함유된 기체를 분리한다. 흡수액으로부터 분리된 기체는 재생탑의 상부로 이동되어 일부 유용한 물질은 응축기로 회수하고 제거 대상인 가스만 재생탑으로부터 배출된다.

종래의 리보일러로는 케틀(Kettle) 형식의 리보일러 또는 써모싸이푼(Thermocyphon) 형식의 리보일러가 사용되었다.

케틀 형식의 리보일러는 그 내부가 격벽에 의하여 제1, 2부분으로 분리되어 있으며, 제1부분에는 히터나 열교환기가 배치되고 제2부분은 흡수액 배출구가 형성된다. 기체를 함유하는 흡수액이 상부로부터 공급되면, 리보일러 내부의 흡수액의 수위가 높아지게 된다. 이 때, 흡수액은 히터나 열교환기에 의하여 가열되고, 상기 기체는 흡수액으로부터 분리되어 상부로 이동한다. 흡수액이 계속 공급됨에 따라 기체가 제거되거나 기체를 조금 함유하고 있는 흡수액은 상기 격벽을 넘어 제2부분으로 흘러가고, 흡수액 배출구를 통하여 리보일러로부터 배출된다. 케틀 형식의 리보일러에 따르면, 혼합액의 낙하 액적이 만들어내는 액체 파동과 끓음 현상으로 인하여 출렁임이 형성되어 정밀한 흡수액의 수위 조절이 어려운 단점이 있다.

써모싸이푼 형식의 리보일러에 따르면, 그 내부에 히터나 열교환기가 배치되고 그 바닥에 흡수액 배출구가 형성된다. 기체를 함유하는 흡수액이 상부로부터 공급되면, 리보일러 내부의 흡수액은 히터나 열교환기에 의하여 가열되고, 상기 기체는 흡수액으로부터 분리되어 상부로 이동한다. 이 때, 기체가 제거되거나 기체를 조금 함유하고 있는 흡수액은 리보일러의 바닥으로 이동하여 흡수액 배출구를 통하여 리보일러로부터 배출된다. 써모싸이푼 형식의 리보일러에 따르면, 끓음 현상으로 수위 제어가 매우 어렵고 그 중간에 격벽이 없으므로 혼합액이 리보일러에 체류하는 시간이 짧아 재생에 필요한 에너지를 적게 받기에 재생을 위한 가스 분리 효율이 낮다는 단점을 가지고 있다.

또한, 케틀 형식의 리보일러와 써모싸이푼 형식의 리보일러는 모두 혼합액의 공급 경로와 혼합액으로부터 분리된 가스의 배출 경로가 같다. 따라서, 가열에 의하여 거품이 발생하면, 거품에 의하여 혼합액이 히터나 열교환기에 도달하지 못하게 된다. 이 상태가 지속되면, 재생탑 내의 혼합액의 수위가 너무 높아져 흡수탑과 재생탑의 작동이 중지되게 된다.

더 나아가, 화학 흡수법을 이용한 가스 포집 플랜트에 따르면, 상기 재생 가스를 응축하여 응축수를 생성하기 위한 응축기와, 상기 응축수에서 증발된 가스를 외부로 배출해 포집하고 응축수를 재생탑에 다시 공급하기 위한 환류기를 포함한다.

종래의 가스 포집 플랜트에 따르면, 환류기 내의 응축수의 수위 조절을 위해 응축기와 환류기를 분리하여 배치하였다. 이에 따라, 가스 포집 플랜트의 전체 체적이 커져 설치를 위해 많은 공간을 확보해야 하였다. 또한, 환류기와 응축기가 분리되어 있으므로, 환류기와 응축기 사이에서 열적 손실이 많이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 흡수탑의 하부와 재생탑의 하부에서 기체의 경로와 액체의 경로를 분리하여 가스 포집 효율을 향상시킬 수 있는 가스 포집 플랜트를 제공하는 것이다.

또한, 응축기와 환류기를 하나의 하우징에 설치함으로써 설치 공간을 축소하고 열적 손실을 방지하는 가스 포집 플랜트를 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 포집 플랜트는 재생이 필요한(즉, 분리 물질이 포함된) 대상 가스를 린 흡수액에 용해시켜 리치 흡수액을 생성하는 흡수탑; 상기 흡수탑에서 생성된 리치 흡수액을 끓여 재생 가스가 분리된 린 흡수액을 생성하고, 생성된 린 흡수액은 다시 흡수탑으로 공급하는 재생탑; 그리고 상기 재생탑으로부터 공급 받은 재생 가스를 응축시켜 응축수와 목표 가스를 분리시키며, 분리된 응축수는 상기 재생탑에 공급하고 분리된 목표 가스는 배출하는 가스 응축 장치;를 포함하며, 상기 가스 응축 장치는 하나의 하우징 내에 배치된 응축기와 환류기를 포함하고, 상기 응축기는 환류기의 상부에 배치될 수 있다.

상기 흡수탑은 흡수탑 하우징; 상기 흡수탑 하우징 내의 상부에 위치하며, 린 흡수액을 상기 흡수탑 하우징 내부로 공급하는 린 흡수액 공급기; 상기 흡수탑 하우징 내부에서 상기 린 흡수액 공급기 아래에 위치하며, 흡수탑 하우징의 하부로 공급되는 린 흡수액의 흐름을 정류하는 흡수탑 정류기; 상기 흡수탑 하우징 하우징 내부에서 상기 흡수탑 정류기 아래에 위치하며, 대상 가스가 용해된 리치 흡수액이 임시적으로 저장되는 흡수액 챔버; 그리고 상기 흡수탑 정류기와 상기 흡수액 챔버 사이의 흡수탑 하우징 내부에 배치되는 흡수반응 세퍼레이터;를 포함하며, 상기 대상 가스는 상기 흡수액 챔버로 공급될 수 있다.

상기 흡수반응 세퍼레이터는 대상 가스가 상기 흡수액 챔버에서 나가는 출구와 리치 흡수액이 상기 흡수액 챔버로 들어오는 입구를 분리하도록 되어 있을 수 있다.

상기 흡수반응 세퍼레이터는 상기 흡수탑 정류기와 상기 흡수액 챔버의 사이에서 상기 흡수탑 하우징을 가로질러 배치되며, 적어도 하나 이상의 제1가스 유동홀이 형성되는 제1장착 플레이트; 상기 제1장착 플레이트의 상면에 장착되며, 그 상면은 제1지붕에 의하여 막혀 있는 중공의 기둥 형상의 제1몸체; 상기 제1몸체의 옆면에 형성되어 제1몸체의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 적어도 하나 이상의 제1가스 우회 포트; 그리고 상기 제1장착 플레이트에서 하방향으로 연장되어 형성되며, 흡수액을 흡수액 챔버로 공급하도록 된 제1액체 공급관;을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 제1가스 유동홀은 상기 제1장착 플레이트 하부의 상기 흡수탑 하우징의 내부와 상기 제1몸체의 내부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통할 수 있다.

상기 흡수탑 하우징의 상단부에는 목표 가스가 제거된 처리 가스를 흡수탑 하우징의 외부로 배출하기 위한 처리가스 유출구가 형성되고, 상기 흡수탑 하우징의 하단부에는 리치 흡수액을 재생탑으로 공급하기 위한 흡수탑 유출구가 형성될 수 있다.

상기 재생탑은 재생탑 하우징; 상기 재생탑 하우징의 상부에 위치하며 리치 흡수액을 재생탑 하우징의 내부로 공급하는 리치 흡수액 공급기; 상기 재생탑 하우징의 내부에서 상기 리치 흡수액 공급기 아래에 위치하며, 재생탑 하우징의 하부로 공급되는 리치 흡수액의 흐름을 정류하는 재생탑 정류기; 상기 재생탑 하우징의 내부에서 상기 재생탑 정류기 아래에 위치하며, 리치 흡수액을 끓여 재생 가스를 리치 흡수액으로부터 분리시키는 리보일러; 리치 흡수액을 임시적으로 저장하는 리치 흡수액 탱크; 상기 재생탑 정류기로부터 공급되는 리치 흡수액이 상기 리치 흡수액 탱크로 공급되도록 하며, 상기 리보일러에서 발생한 재생 가스를 상기 리보일러 외부로 배출하고, 상기 리보일러와 상기 재생탑 정류기 사이의 재생탑 하우징 내부에 배치되는 재생탑 세퍼레이터; 그리고 상기 리보일러에서 재생 가스가 분리된 린 흡수액을 받아 임시적으로 저장하는 린 흡수액 탱크;를 포함할 수 있다.

상기 리보일러는 상기 리치 흡수액 탱크를 통해서만 리치 흡수액을 공급받을 수 있다.

상기 리치 흡수액 탱크의 하부에는 리치 흡수액 유출구가 형성되고, 상기 재생탑 하우징의 하부에는 상기 리치 흡수액 유출구와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통된 리치 흡수액 유입구가 형성되어 상기 리치 흡수액 탱크 내의 리치 흡수액은 리치 흡수액 유출구와 리치 흡수액 유입구를 통하여 상기 리보일러에 공급될 수 있다.

상기 재생탑 하우징은 리치 흡수액 연결 라인을 통하여 유체가 흘러갈 수 있도록 상기 리치 흡수액 탱크와 연결되고 린 흡수액 연결 라인을 통하여 린 흡수액 탱크와 연결되며, 상기 리치 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위는 상기 린 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위보다 상측에 위치할 수 있다.

상기 재생탑 세퍼레이터는 상기 재생탑 정류기를 통과한 리치 흡수액이 리치 흡수액 탱크를 통해서만 상기 리보일러에 공급되도록 하고 상기 리보일러에서 발생한 재생 가스를 직접 상기 리보일러 외부로 배출할 수 있다.

상기 재생탑 세퍼레이터는 상기 리치 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위 하부에서 상기 재생탑 하우징을 가로질러 배치되며, 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀이 형성되는 제2장착 플레이트; 상기 제2장착 플레이트의 상면에 장착되며, 그 상면은 제2지붕에 의하여 막혀 있는 중공의 기둥 형상의 제2몸체; 그리고 상기 제2몸체의 옆면에 형성되어 제2몸체의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트;를 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀은 상기 제2장착 플레이트 하부의 상기 재생탑 하우징의 내부와 상기 제2몸체의 내부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통할 수 있다.

상기 리보일러에서 발생된 재생 가스는 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀과 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트를 통해서만 상기 제2장착 플레이트 상부의 재생탑 하우징 내부로 공급될 수 있다.

상기 린 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위는 상기 리보일러와 제2장착 플레이트 사이에 위치할 수 있다.

상기 리보일러는 작동 유체를 흘러가게 하는 제1순환 라인; 그리고 상기 린 흡수액, 리치 흡수액 또는 재생 가스를 흘러가게 하는 제2순환 라인;을 포함하며, 상기 제1순환 라인과 제2순환 라인은 서로 근접하게 형성되어 있으며, 제1순환 라인을 흘러가는 작동 유체와 상기 제2순환 라인을 흘러가는 린 흡수액, 리치 흡수액 또는 재생 가스는 서로 섞이지 아니하며 서로 열교환될 수 있다.

상기 리보일러는 전류를 공급 받아 발열하는 전기 열선을 포함할 수 있다.

상기 린 흡수액 탱크의 하부에는 린 흡수액을 상기 흡수탑에 다시 공급하기 위한 린 흡수액 유출구가 형성되고, 상기 재생탑 하우징의 상부에는 재생 가스를 가스 응축 장치에 공급하기 위한 재생 가스 유출구가 형성될 수 있다.

상기 환류기는 상기 하나의 하우징의 하부에 형성되며, 응축수가 임시적으로 저장되는 응축수 챔버; 그리고 상기 응축기와 상기 응축수 챔버 사이의 하나의 하우징 내부에 배치되며, 상기 응축기를 통과하는 응축수를 상기 응축수 챔버에 공급하고, 상기 응축수에서 증발된 증발 가스를 상기 응축수 챔버 외부로 배출하는 환류 세퍼레이터;를 포함할 수 있다.

상기 환류 세퍼레이터는 상기 증발 가스가 응축수 챔버에서 나가는 출구와 응축기를 통과한 응축수가 상기 응축수 챔버로 들어오는 입구를 분리하도록 되어 있을 수 있다.

상기 환류 세퍼레이터는 상기 응축기와 상기 응축수 챔버 사이에서 상기 하나의 하우징을 가로질러 배치되며, 적어도 하나 이상의 제3가스 유동홀이 형성되는 제3장착 플레이트; 상기 제3장착 플레이트의 상면에 장착되며, 그 상면은 제3지붕에 의하여 막혀 있는 중공의 기둥 형상의 제3몸체; 상기 제3몸체의 옆면에 형성되어 제3몸체의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 적어도 하나 이상이 제3가스 우회 포트; 그리고 상기 제3장착 플레이트에서 하방향으로 연장되어 형성되며, 응축수를 응축수 챔버로 공급하도록 된 제2액체 공급관;을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 제3가스 유동홀은 상기 제3장착 플레이트 하부의 상기 하나의 하우징의 내부와 상기 제3몸체의 내부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통할 수 있다.

상기 제3장착 플레이트 상부의 상기 하나의 하우징에는 상기 재생 가스로부터 분리된 목표 가스를 가스 응축 장치의 외부로 배출하기 위한 목표 가스 배출구가 형성될 수 있다.

상기 하나의 하우징의 하부에는 응축수를 상기 재생탑에 다시 공급하기 위한 응축수 유출구가 형성되고, 상기 하나의 하우징의 상부에는 재생탑으로부터 재생 가스를 공급받기 위한 재생 가스 유입구가 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 응축기와 환류기를 하나의 하우징에 장착함으로써 열적 손실을 방지하고 설치 공간을 줄일 수 있다. 또한, 응축기와 환류기를 하나의 하우징에 장착하기 위하여, 환류기 세퍼레이터를 통하여 환류기로 유입되는 응축수의 경로와 환류기로부터 배출되는 증발 가스의 경로를 분리하여 응축수의 수위 제어가 가능하다.

또한, 재생탑에서 리보일러로 공급되는 혼합액의 경로와 리보일러로부터 배출되는 가스의 경로를 분리하여 가스를 함유하는 흡수액으로부터 가스를 안정되게 분리할 수 있다. 따라서, 가스 분리 공정을 안정되게 수행할 수 있고, 가스 분리 효율도 향상된다.

더 나아가, 흡수탑에서 대상 가스가 상기 흡수액 챔버에서 나가는 출구와 리치 흡수액이 상기 흡수액 챔버로 들어오는 입구를 분리하여 흡수액의 수위 제어를 용이하게 하고, 흡수액에서 기포 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 포집 플랜트의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡수반응 세퍼레이터의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리보일링 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 재생탑 세퍼레이터의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 응축 장치의 개략도이다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "리치 흡수액"이란 재생 대상인 가스를 많이 함유하는 흡수액 또는 상기 가스를 흡수한 후 상기 가스의 재생 전의 흡수액을 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "린 흡수액"이란 재생 대상인 가스를 적게 함유하는 흡수액 또는 가스가 분리된 흡수액을 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "재생"이란 흡수액으로부터 가스를 분리하는 것을 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "재생 가스"란 흡수액으로부터 분리된 가스를 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "대상 가스"란 재생 대상인 가스, 즉 재생 전의 가스를 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "목표 가스"란 대상 가스로부터 분리되어 포집될 가스를 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "처리 가스"란 대상 가스가 흡수액에 용해되고 남은 가스를 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "증발 가스"란 응축수에서 증발된 가스를 의미한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 "상측", "상부" 또는 "상단"은 "일측", "일단부", "일측부" 또는 "일단"을 포함하고, "하측", "하부" 또는 "하단"은 "타측", "타단부", "타측부" 또는 "타단"을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 발 발명의 실시예들은 이산화탄소를 회수하기 위한 화학 흡수법뿐만 아니라 흡수액에 가스를 흡수 시킨 후 상기 흡수액을 가열하여 상기 가스를 분리하는 모든 화학 흡수법에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 이산화탄소를 회수하기 위한 화학 흡수법에 사용되는 가스 포집 플랜트에 한정하여서는 아니된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 포집 플랜트의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡수반응 세퍼레이터의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리보일링 장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 재생탑 세퍼레이터의 개략도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 응축 장치의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 포집 플랜트(1)는 흡수탑(10), 재생탑(100), 그리고 가스 응축 장치(200)를 포함한다.

흡수탑(10)은 재생이 필요한 대상 가스를 린 흡수액에 용해시켜 리치 흡수액을 생성하는 것으로, 흡수탑 하우징(2)을 포함한다.

흡수탑 하우징(2)은 그 내부에 공간이 형성되어 있으며, 상기 공간에는 상부로부터 하부까지 순차적으로 린 흡수액 공급기(12), 플레이트(14), 흡수탑 정류기(20), 그리고 흡수반응 세퍼레이터(30)가 배치된다. 상기 흡수탑 하우징(2)의 하부, 즉 상기 흡수반응 세퍼레이터(30)의 아래에는 흡수액 챔버(9)가 형성된다.

린 흡수액 공급기(12)는 흡수탑 하우징(2) 내부의 상부에 배치되어 있으며, 린 흡수액 라인(60)을 통하여 재생탑(100)에 연결된다. 린 흡수액 공급기(12)는 재생탑(100)으로부터 린 흡수액 라인(60)을 통하여 공급받은 린 흡수액을 흡수탑 하우징(2) 내부로 공급한다. 흡수탑 하우징(2) 내부로 공급된 린 흡수액은 중력에 의하여 흡수탑 하우징(2) 하부로 낙하한다.

플레이트(14)는 상기 린 흡수액 공급기(12) 하부 흡수탑 하우징(2) 내부에 장착된다. 상기 플레이트(14)는 흡수탑 하우징(2)을 가로질러 장착되며, 적어도 하나 이상의 관통홀(16)이 상기 플레이트(14)에 형성된다. 흡수탑 하우징(2)의 하부로 낙하하는 린 흡수액은 상기 플레이트(14)와 관통홀(16)에 의하여 흡수탑 하우징(2)의 내부에 골고루 분산되게 된다.

흡수탑 정류기(20)는 상기 플레이트(14)의 하부의 흡수탑 하우징(2) 내부에 배치되어 있다. 상기 흡수탑 정류기(20)는 가늘고 긴 와이어를 불규칙한 형상으로 꼬아 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이와는 달리, 흡수탑 정류기(20)로는 공극률이 큰 폼 플라스틱이 사용될 수 있다. 상기 흡수탑 정류기(20)는 린 흡수액의 흐름이 일정하도록 정류한다. 또한, 흡수탑 정류기(20)를 통과하는 린 흡수액과 대상 가스는 서로 만나 대상 가스가 린 흡수액에 용해되어 리치 흡수액이 생성된다.

흡수반응 세퍼레이터(30)는 상기 흡수탑 정류기(20)와 흡수액 챔버(9) 사이의 흡수탑 하우징(2) 내부에 배치되어 있다. 상기 흡수반응 세퍼레이터(30)는 흡수액 챔버(9)로 공급되는 리치 흡수액의 입구와 흡수액 챔버에서 나가는 대상 가스의 출구를 분리한다. 이러한 목적을 위하여, 상기 흡수반응 세퍼레이터(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1장착 플레이트(34), 제1몸체(32), 그리고 제1가스 우회 포트(38)를 포함한다.

상기 제1장착 플레이트(34)는 상기 흡수탑 정류기(20)의 하부에서 상기 흡수탑 하우징(2)을 가로질러 배치된다. 상기 제1장착 플레이트(34)에는 적어도 하나 이상의 제1가스 유동홀(36)과 제1액체 공급관(40)이 형성되어 있다.

상기 제1몸체(32)는 상기 제1장착 플레이트(34)의 상면에 장착되어 상방향으로 연장되어 있다. 상기 제1몸체(32)의 상면은 제1지붕(39)에 의하여 막혀 있어 상부로부터 낙하하는 리치 흡수액이 제1몸체(32)의 내부로 들어가지 못하고 제1장착 플레이트(34) 상에 고이게 되고, 상기 제1장착 플레이트(34) 위에 고인 리치 흡수액은 상기 제1액체 공급관(40)을 통하여 흡수액 챔버(9)에 공급되게 된다. 이 때, 상기 제1액체 공급관(40)은 흡수액 챔버(9)의 하부로 흡수탑 하우징(2)의 바닥 근처까지 연장되어 있다. 따라서, 리치 흡수액은 흡수액 챔버(9)에 임시적으로 저장되는 리치 흡수액의 수면 아래로 공급되고, 그것에 의하여 흡수액 챔버(9)에 임시적으로 저장된 리치 흡수액의 수면에 큰 흔들림이 발생하지 않고 수위 조절이 용이해지게 된다.

또한, 상기 제1몸체(32)는 상기 적어도 하나 이상의 제1가스 유동홀(36)을 모두 감싸도록 형성되어 리치 흡수액이 상기 제1몸체(32)를 통해 흡수액 챔버(9)에 임시적으로 저장되는 리치 흡수액의 수면을 향하여 직접 공급되는 것을 방지하게 된다.

적어도 하나 이상의 제1가스 우회 포트(38)는 상기 제1몸체(32)의 옆면에 형성되어 있어 상기 제1몸체(32)의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통한다. 상기 적어도 하나 이상의 제1가스 우회 포트(38)는 상기 제1장착 플레이트(34)로부터 설정된 높이에 형성되어 제1장착 플레이트(34) 위에 고인 리치 흡수액이 제1가스 우회 포트(38)를 통해 제1몸체(32)의 내부로 들어가는 것을 방지하도록 되어 있다.

흡수탑 하우징(2)에는 처리 가스 유출구(4), 대상 가스 유입구(6), 그리고 흡수탑 유출구(8)가 더 형성되어 있다.

처리 가스 유출구(4)는 흡수액에 용해되고 남은 처리 가스를 흡수탑(10)의 외부로 배출하는 것으로, 상기 흡수탑 하우징(2)의 상부에 형성되어 있다.

대상 가스 유입구(6)는 재생이 필요한 대상 가스를 흡수탑(10)에 공급하기 위한 것으로, 상기 흡수탑 하우징(2)의 하부, 즉 흡수액 챔버(9)에 형성되어 있다. 따라서, 흡수액 챔버(9)로 공급된 대상 가스는 흡수반응 세퍼레이터(30), 흡수탑 정류기(20)를 거치며 흡수액에 용해되고, 처리 가스는 흡수탑 하우징(2)의 상부의 처리 가스 유출구(4)를 통하여 흡수탑(10)의 외부로 배출된다.

흡수탑 유출구(8)는 흡수탑 하우징(2)의 하단부에 형성되어 있다. 따라서, 흡수액 챔버(9)에 임시적으로 저장된 리치 흡수액은 흡수탑 유출구(8)를 통하여 재생탑(100)에 공급된다. 이러한 목적으로, 흡수탑 유출구(8)는 리치 흡수액 라인(50)을 통하여 재생탑(100)에 연결된다.

한편, 상기 리치 흡수액 라인(50)과 린 흡수액 라인(60)에는 각각 제1, 제2펌프(52, 62)가 장착되어 리치 흡수액과 린 흡수액을 펌핑한다. 또한, 상기 리치 흡수액 라인(50)과 린 흡수액 라인(60)에는 적어도 하나 이상의 열 교환기(70, 80)가 배치되어 린 흡수액과 리치 흡수액을 서로 열교환시킬 수 있다.

린 흡수액은 린 흡수액 공급기(12)를 통하여 흡수탑(10)의 상부로 공급되고, 대상 가스는 대상 가스 유입구(6)를 통하여 흡수액 챔버(9)로 공급된다. 린 흡수액은 중력에 의하여 흡수탑(10)의 하부로 이동하고 대상 가스는 흡수반응 세퍼레이터(30)의 제1가스 유동홀(36)과 제1가스 우회 포트(38)를 통하여 흡수액 챔버(9)로부터 나가 흡수탑(10)의 상부로 이동한다. 상기 린 흡수액과 대상 가스는 흡수탑 정류기(20)에서 만나 대상 가스가 린 흡수액에 용해되어 리치 흡수액이 생성된다.

리치 흡수액은 흡수탑(10)의 하부로 이동하여 제1장착 플레이트(34)에 고인 후, 제1액체 공급관(40)을 통하여 흡수액 챔버(9)의 하부로 공급된다. 따라서, 흡수액 챔버(9)에 저장된 리치 흡수액의 수면에 큰 흔들림이 발생하지 않고 수위 조절이 용이해지게 된다. 또한, 리치 흡수액이 흡수액 챔버(9)에 공급되는 경로와 대상 가스가 흡수액 챔버(9)로부터 나가는 경로가 분리되어 있으므로, 대상 가스의 빠른 선속도로 인하여 리치 흡수액으로부터 휘발 성분이 제거되어 흡수액 조성이 변화되는 것이 방지된다. 이에 따라, 흡수액의 조성 변화로 효율이 저하되는 것이 방지된다.

또한, 흡수액에 용해되고 남은 처리 가스는 흡수탑(10)의 상부로 이동하여 처리 가스 유출구(4)를 통하여 흡수탑(10)의 외부로 배출된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 재생탑(100)은 재생탑 하우징(102)을 포함한다.

재생탑 하우징(102)은 그 내부에 공간이 형성되어 있으며, 상기 공간에는 상부로부터 하부까지 순차적으로 제1리치 흡수액 공급기(112), 제1재생탑 정류기(120), 제2리치 흡수액 공급기(132) 및 제2재생탑 정류기(140)가 배치된다. 또한, 상기 재생탑 하우징(102)의 상단에는 재생 가스 유출구(104)가 형성되고, 상기 재생탑 하우징(102)의 하단에는 리치 흡수액 유입구(106)가 형성되어 있다.

제1리치 흡수액 공급기(112)는 재생탑 하우징(102) 내부의 상부에 배치되어 있으며, 리치 흡수액 라인(50)을 통하여 흡수액 챔버(9)로부터 리치 흡수액을 공급받거나 응축수 라인(109)을 통하여 가스 응축 장치(200) 또는 열교환기(도시하지 않음)로부터 응축수를 공급받는다. 제1리치 흡수액 공급기(112)는 상기 리치 흡수액 라인(50)을 통하여 공급받은 리치 흡수액 또는 응축수 라인(109)을 통하여 공급 받은 응축수를 재생탑 하우징(102)의 내부로 공급한다. 제1리치 흡수액 공급기(112)에서 공급된 리치 흡수액 또는 응축수는 중력에 의하여 재생탑 하우징(102)의 하부로 이동한다.

플레이트(114)는 상기 제1리치 흡수액 공급기(112) 하부 재생탑 하우징(102) 내부에 장착된다. 상기 플레이트(114)는 재생탑 하우징(102)을 가로질러 장착되며, 적어도 하나 이상의 관통홀(116)이 상기 플레이트(114)에 형성된다. 재생탑 하우징(102)의 하부로 낙하하는 리치 흡수액 또는 응축수는 상기 플레이트(114)와 관통홀(116)에 의하여 재생탑 하우징(102)의 내부에 골고루 분산되게 된다.

제1재생탑 정류기(120)는 상기 플레이트(114) 하부의 재생탑 하우징(102) 내부에 배치되어 있다. 제1재생탑 정류기(120)는 가늘고 긴 와이어를 불규칙한 형상으로 꼬아 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이와는 달리, 제1재생탑 정류기(120)로는 공극률이 큰 폼 플라스틱이 사용될 수 있다. 상기 제1재생탑 정류기(120)는 리치 흡수액 또는 응축수의 흐름이 일정하도록 정류한다.

제2리치 흡수액 공급기(132)는 제1재생탑 정류기(120) 하부의 재생탑 하우징(102) 내부에 배치되어 있으며, 리치 흡수액 라인(50)을 통하여 흡수액 챔버(9)로부터 리치 흡수액을 공급받는다. 제2리치 흡수액 공급기(132)는 상기 리치 흡수액 라인(50)을 통하여 공급받은 리치 흡수액을 재생탑 하우징(102)의 내부로 공급한다. 제2리치 흡수액 공급기(132)에서 공급된 리치 흡수액은 중력에 의하여 재생탑 하우징(102)의 하부로 이동한다.

상기 제2리치 흡수액 공급기(132)에 공급되는 리치 흡수액은 상기 제1리치 흡수액 공급기(112)에 공급되는 리치 흡수액과 동일하거나 다를 수 있다.

플레이트(134)는 상기 제2리치 흡수액 공급기(132) 하부 재생탑 하우징(102) 내부에 장착된다. 상기 플레이트(134)는 재생탑 하우징(102)을 가로질러 장착되며, 적어도 하나 이상의 관통홀(136)이 상기 플레이트(134)에 형성된다. 재생탑 하우징(102)의 하부로 낙하하는 리치 흡수액 또는 응축수는 상기 플레이트(134)와 관통홀(136)에 의하여 재생탑 하우징(102)의 내부에 골고루 분산되게 된다.

제2재생탑 정류기(140)는 상기 플레이트(134) 하부의 재생탑 하우징(102) 내부에 배치되어 있다. 상기 제2재생탑 정류기(140)는 가늘고 긴 와이어를 불규칙한 형상으로 꼬아 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이와는 달리, 제2재생탑 정류기(140)로는 공극률이 큰 폼 플라스틱이 사용될 수 있다. 상기 제2재생탑 정류기(140)는 제1리치 흡수액 공급기(112)로부터 공급되는 리치 흡수액 또는 응축수의 흐름이 일정하도록 정류하고 제2리치 흡수액 공급기(132)로부터 공급되는 리치 흡수액의 흐름이 일정하도록 정류한다.

상기 재생탑(100)은 리보일링 장치를 더 포함한다. 상기 리보일링 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2재생탑 정류기(140)의 하부에 배치되어 있으며, 리치 흡수액 탱크(160), 리보일러(170), 재생탑 세퍼레이터(150), 그리고 린 흡수액 탱크(180)를 포함한다. 상기 리보일링 장치는 제2재생탑 정류기(140)로부터 공급되는 리치 흡수액에 포함된 가스를 재생한다.

리치 흡수액 탱크(160)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 리치 흡수액 연결 라인(152)을 통해 상기 재생탑 하우징(102)에 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 제2재생탑 정류기(140)를 통과한 리치 흡수액 또는 응축수는 리치 흡수액 연결 라인(152)을 통하여 리치 흡수액 탱크(160)에 공급된다. 리치 흡수액 탱크(160)의 하부에는 리치 흡수액 유출구(162)가 형성되어 있다.

리보일러(170)는 상기 제2 재생탑 정류기(140) 하부의 재생탑 하우징(102) 내부에 장착되어 있으며, 재생탑 하우징(102)의 바닥으로부터 설정 간격만큼 상부에 위치한다. 상기 리보일러(170)는 리치 흡수액을 끓여 리치 흡수액으로부터 재생 가스를 분리한다. 상기 리보일러(170)는 리치 흡수액 유입구(106), 제1작동 매체 유입구(172), 제1순환 라인(176), 제2순환 라인(178), 그리고 제1작동 매체 유출구(174)를 포함한다.

리치 흡수액 유입구(106)는 상기 재생탑 하우징(102)의 하부에 형성되어 있으며, 상기 리치 흡수액 유출구(162)와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 상기 리치 흡수액 탱크(160)로부터 리치 흡수액을 공급 받는다. 따라서, 리치 흡수액 탱크(160)는 상기 재생탑 하우징(102)에 리치 흡수액을 공급한다. 상기 재생탑 하우징(102)에 리치 흡수액이 공급됨에 따라, 상기 재생탑 하우징(102) 내의 리치 흡수액 수위는 점점 높아지게 되고, 리보일러(170)에 리치 흡수액이 공급된다.

제1작동 매체 유입구(172)는 재생탑 하우징(102)의 상기 리보일러(170)에 대응하는 위치(도 3에서는 재생탑 하우징(102)에서 리보일러(170)가 장착된 위치 중 상부로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니한다.)에 형성되며, 상기 리보일러(170)에 작동 매체를 공급하도록 되어 있다. 상기 작동 매체는 발전소나 보일러 설비에서 발생하는 수증기일 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.

제1순환 라인(176)은 상기 리보일러(170) 내에 형성되며, 상기 제1작동 매체 유입구(172)를 통해 공급된 작동 매체는 제1순환 라인(176) 내에서 흐르게 된다. 상기 제1순환 라인(176)은 재생탑 하우징(102)의 내부와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있지 아니하다.

제2순환 라인(178)은 상기 리보일러(170) 내에 형성되며, 상기 제1순환 라인(176)에 근접하여 형성된다. 통상적으로, 리보일러(170) 내에서 제1순환 라인(176)을 제외한 부분은 제2순환 라인(178)이 된다. 상기 제2순환 라인(178)은 재생탑 하우징(102) 내부와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있어 재생탑 하우징(102)에 공급된 리치 흡수액의 수위가 높아지면 상기 리치 흡수액은 제2순환 라인(178) 내에 있게 된다. 이 때, 제2순환 라인(178) 내의 리치 흡수액은 제1순환 라인(176)을 흐르는 작동 유체와 열교환되어 가열된다. 따라서, 리치 흡수액으로부터 재생 가스가 분리되고 리보일러(170)의 상부에는 린 흡수액이 위치하게 된다. 또한, 리치 흡수액으로부터 분리된 재생 가스는 재생탑 하우징(102)의 상부로 이동한다.

제1작동 매체 유출구(174)는 재생탑 하우징(102)의 상기 리보일러(170)에 대응하는 위치(도 3에서는 재생탑 하우징(102)에서 리보일러(170)가 장착된 위치 중 하부로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니한다.)에 형성되며, 제1순환 라인(176)을 순환한 작동 유체는 제1작동 매체 유출구(174)를 통하여 재생탑 하우징(102)의 외부로 배출된다.

여기에서는, 상기 리보일러(170)가 작동 매체와의 열교환을 통하여 리치 흡수액을 가열하는 열교환기인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 리보일러(170)로는 전류를 공급 받아 발열하는 전기 열선을 포함할 수 있다.

재생탑 세퍼레이터(150)는 상기 제2재생탑 정류기(140)와 리보일러(170) 사이의 재생탑 하우징(102)의 내부에 장착되며, 리보일러(170)로의 리치 흡수액의 공급 경로와 리보일러(170)에서 발생한 재생 가스의 배출 경로를 분리한다. 이러한 목적을 위하여, 상기 재생탑 세퍼레이터(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2장착 플레이트(190), 제2몸체(192), 그리고 제2가스 우회 포트(196)를 포함한다.

상기 제2장착 플레이트(190)는 상기 리치 흡수액 연결 라인(152)과 상기 재생탑 하우징(102)의 연결 부위 하부에서 상기 재생탑 하우징(102)을 가로질러 배치된다. 상기 제2장착 플레이트(190)에는 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀(194)이 형성되어 있다.

상기 제2몸체(192)는 상기 제2장착 플레이트(190)의 상면에 장착되어 상방향으로 연장되어 있다. 상기 제2몸체(192)의 상면은 제2지붕(198)에 의하여 막혀 있어 상부로부터 낙하하는 리치 흡수액 또는 응축수는 제2몸체(192)의 내부로 들어가지 못하고 제2장착 플레이트(190) 위에 고이게 되고, 상기 제2장착 플레이트(190) 위에 고인 리치 흡수액은 리치 흡수액 연결 라인(152)을 통해 리치 흡수액 탱크(160)로 이동한다. 또한, 상기 제2몸체(192)는 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀(194)을 모두 감싸도록 형성되어 제2장착 플레이트(190)에 고이는 리치 흡수액이 리보일러(170)로 직접 공급되는 것을 방지한다.

적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트(196)는 상기 제2몸체(192)의 옆면에 형성되어 있어 상기 제2몸체(192)의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통한다. 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트(196)는 상기 제2장착 플레이트(190)로부터 설정된 높이에 형성되어 제2장착 플레이트(190) 위에 고인 리치 흡수액이 제2가스 우회 포트(196)를 통해 제2몸체(192)의 내부로 들어가는 것을 방지하도록 되어 있다. 즉, 상기 리치 흡수액 연결 라인(152)의 수직 위치는 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트(196)의 수직 위치보다 더 낮게 위치한다.

린 흡수액 탱크(180)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 린 흡수액 연결 라인(154)을 통해 상기 재생탑 하우징(102)에 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 리보일러(170)에서 재생 가스가 분리된 린 흡수액은 린 흡수액 연결 라인(154)을 통하여 린 흡수액 탱크(180)로 흘러간다. 상기 린 흡수액 연결 라인(154)과 재생탑 하우징(102)의 연결 부위는 상기 제2장착 플레이트(190)와 상기 리보일러(170) 사이에 위치한다. 따라서, 상기 리보일러(170)에서 재생이 완료된 리치 흡수액은 상기 재생탑 세퍼레이터(150)로 공급되지 않고 상기 린 흡수액 탱크(180)로 공급된다.

상기 린 흡수액 탱크(180)의 하단에는 린 흡수액 유출구(182)가 형성되어 있으며, 상기 린 흡수액 유출구(182)는 린 흡수액 라인(60)을 통하여 린 흡수액 공급기(12)와 연결된다. 따라서, 린 흡수액 탱크(180) 내의 린 흡수액은 린 흡수액 라인(60)을 통하여 린 흡수액 공급기(12)에 다시 공급된다. 또한, 상기 린 흡수액 탱크(180) 내부에는 지지 플레이트(184)가 장착되고, 상기 지지 플레이트(184)에는 레벨 센서와 압력 센서가 장착될 수 있다. 상기 레벨 센서는 상기 린 흡수액 탱크(180) 내의 린 흡수액의 레벨을 측정하고, 압력 센서는 상기 린 흡수액 탱크(180)의 압력을 측정할 수 있다. 또한, 상기 레벨 센서와 압력 센서의 측정 결과를 기초로 상기 린 흡수액 유출구(182)를 선택적으로 개폐할 수도 있다.

흡수탑(10)으로부터 제1리치 흡수액 공급기(112) 또는 제2리치 흡수액 공급기(132)를 통하여 리치 흡수액이 재생탑 하우징(102) 내로 공급되면, 상기 리치 흡수액은 중력에 의하여 아래로 이동한다. 이 때, 상기 리치 흡수액의 흐름은 제1재생탑 정류기(120) 또는 제2재생탑 정류기(140)에 의하여 정류된다.

상기 리치 흡수액은, 도 3의 실선 화살표로 표시된 바와 같이, 제2지붕(198)에 의하여 제2몸체(192) 내부로 이동하지 못하고 제2장착 플레이트(190)로 이동하여 제2장착 플레이트(190)의 상면에 고이게 된다. 제2장착 플레이트(190) 상면에 고인 리치 흡수액의 표면 높이가 상기 리치 흡수액 연결 라인(152)의 최하단 높이보다 높아지면, 상기 리치 흡수액은 상기 리치 흡수액 연결 라인(152)을 통해 리치 흡수액 탱크(160)로 공급되고, 리치 흡수액 유출구(162) 및 리치 흡수액 유입구(106)를 통하여 재생탑 하우징(102)으로 공급된다.

재생탑 하우징(102) 내의 리치 흡수액의 레벨이 높아져 리치 흡수액이 리보일러(170)로 공급되면, 리치 흡수액과 작동 유체 사이의 열교환을 통해 상기 리치 흡수액은 가열되고 재생 가스는 리치 흡수액으로부터 분리된다. 상기 리치 흡수액으로부터 분리된 재생 가스는, 도 3의 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 제2가스 유동홀(194)과 제2가스 우회 포트(196)를 통하여 제2몸체(192)의 외부로 이동한다. 상기 재생 가스는 상부로 이동해 재생 가스 유출구(104)를 통해 재생탑 하우징(102)의 외부로 배출된다.

한편, 리치 흡수액이 리보일러(170)에 계속 공급됨에 따라, 재생 가스가 분리된 린 흡수액의 수위는 계속 높아진다. 상기 린 흡수액의 표면 높이가 상기 린 흡수액 연결 라인(154)의 최하단 높이보다 높아지면, 상기 린 흡수액은 상기 린 흡수액 연결 라인(154)을 통해 린 흡수액 탱크(180)로 공급된다. 린 흡수액 탱크(180)로 공급된 린 흡수액은 린 흡수액 유출구(182)를 통해 흡수탑(10)으로 다시 공급된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 응축 장치(200)는 하우징(202)을 포함한다.

상기 하우징(202)은 그 내부에 공간이 형성되어 있으며, 상기 공간의 상부에는 응축기(210)가 설치되고, 상기 공간의 하부에는 환류기(220)가 설치된다.

응축기(210)는 상기 하우징(202)의 내에서 상부에 장착되어 있으며, 재생 가스를 응축시켜 응축수와 목표 가스를 분리한다. 상기 응축기(210)는 제2작동 매체 유입구(212), 제3순환 라인(216), 제4순환 라인(218), 그리고 제2작동 매체 유출구(214)를 포함한다.

제2작동 매체 유입구(212)는 상기 하우징(202)의 상기 응축기(210)에 대응하는 위치(도 5에서는 하우징(202)에서 응축기(210)가 장착된 위치 중 하부로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니한다.)에 형성되며, 상기 응축기(210)에 작동 매체를 공급하도록 되어 있다. 상기 작동 매체는 냉각수일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.

제3순환 라인(216)은 상기 응축기(210) 내에 형성되며, 상기 제2작동 매체 유입구(212)를 통해 공급된 작동 매체는 제3순환 라인(216) 내에서 흐르게 된다. 상기 제3순환 라인(216)은 하우징(202)의 내부와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있지 아니하다.

제4순환 라인(218)은 상기 응축기(210) 내에 형성되며, 상기 제3순환 라인(216)에 근접하여 형성된다. 통상적으로, 응축기(210) 내에서 제3순환 라인(216)을 제외한 부분은 제4순환 라인(218)이 된다. 상기 제4순환 라인(218)은 하우징(202) 내부와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있어 하우징(202)에 공급된 재생 가스는 제4순환 라인(218)을 통과하게 된다. 이 때, 제4순환 라인(218) 내의 재생 가스는 제3순환 라인(216)을 흐르는 작동 유체와 열교환되어 응축된다. 따라서, 목표 가스가 응축수로부터 분리되고 상기 응축수는 환류기(220)로 공급된다.

제2작동 매체 유출구(214)는 하우징(202)의 상기 응축기(210)에 대응하는 위치(도 5에서는 하우징(202)에서 응축기(210)가 장착된 위치 중 상부로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니한다.)에 형성되며, 제3순환 라인(216)을 순환한 작동 유체는 제2작동 매체 유출구(214)를 통하여 하우징(202)의 외부로 배출된다.

환류기(220)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 응축수 챔버(250)와 환류 세퍼레이터(230)를 포함한다.

응축수 챔버(250)는 상기 하우징(202)의 하부에 형성되어 응축수를 일시적으로 저장한다.

환류 세퍼레이터(230)는 상기 응축기(210)와 상기 응축수 챔버(250) 사이의 하우징(202) 내부에 배치되어 있다. 상기 환류 세퍼레이터(230)는 응축수 챔버(250)로 공급되는 응축수의 입구와 응축수 챔버(250)에서 나가는 증발 가스의 출구를 분리한다. 이러한 목적을 위하여, 상기 환류 세퍼레이터(230)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3장착 플레이트(232), 제3몸체(234), 그리고 제3가스 우회 포트(238)를 포함한다.

상기 제3장착 플레이트(232)는 상기 응축기(210)의 하부에서 상기 하우징(202)을 가로질러 배치된다. 상기 제3장착 플레이트(232)에는 적어도 하나 이상의 제3가스 유동홀(236)과 제2액체 공급관(242)이 형성되어 있다.

상기 제3몸체(234)는 상기 제3장착 플레이트(232)의 상면에 장착되어 상방향으로 연장되어 있다. 상기 제3몸체(234)의 상면은 제3지붕(240)에 의하여 막혀 있어 상부로부터 낙하하는 응축수가 제3몸체(234)의 내부로 들어가지 못하고 제3장착 플레이트(232) 상에 고이게 되고, 상기 제3장착 플레이트(232) 위에 고인 응축수는 상기 제2액체 공급관(242)을 통하여 응축수 챔버(250)에 공급되게 된다. 이 때, 상기 제2액체 공급관(242)은 응축수 챔버(250)의 하부로 하우징(202)의 바닥 근처까지 연장되어 있다. 따라서, 응축수는 응축수 챔버(250)에 임시적으로 저장되는 응축수의 수면 아래로 공급되고, 그것에 의하여 응축수 챔버(250)에 임시적으로 저장된 응축수의 수면에 큰 흔들림이 발생하지 않고 수위 조절이 용이해지게 된다.

또한, 상기 제3몸체(234)는 상기 적어도 하나 이상의 제3가스 유동홀(236)을 모두 감싸도록 형성되어 응축수가 상기 제3몸체(234)를 통해 응축수 챔버(250)에 임시적으로 저장되는 응축수의 수면을 향하여 직접 공급되는 것을 방지하게 된다.

적어도 하나 이상의 제3가스 우회 포트(238)는 상기 제3몸체(234)의 옆면에 형성되어 있어 상기 제3몸체(234)의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통한다. 상기 적어도 하나 이상의 제3가스 우회 포트(238)는 상기 제3장착 플레이트(232)로부터 설정된 높이에 형성되어 제3장착 플레이트(232) 위에 고인 응축수가 제3가스 우회 포트(238)를 통해 제3몸체(234)의 내부로 들어가는 것을 방지하도록 되어 있다.

상기 하우징(202)에는 재생가스 유입구(204), 응축수 유출구(206), 그리고 목표 가스 배출구(208)가 더 형성되어 있다.

재생가스 유입구(204)는 상기 하우징(202)의 상단부에 형성되어 있으며, 재생탑 하우징(102)의 재생가스 유출구(104)와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있다. 따라서, 재생탑(100)에서 발생된 재생 가스는 재생가스 유출구(104)와 재생가스 유입구(204)를 통하여 하우징(202)의 상단부로 공급되게 된다.

응축수 유출구(206)는 상기 하우징(202)의 하단부에 형성되어 있으며, 응축수 라인(109)을 통하여 제1리치 흡수액 공급기(112)에 연결되어 있다. 따라서, 응축수 챔버(250)에 일시적으로 저장된 응축수는 응축수 유출구(206) 및 응축수 라인(109)을 통하여 재생탑(100)에 다시 공급된다. 상기 응축수 라인(109)에는 제3펌프(111)가 장착되어 응축수 챔버(250)의 응축수를 펌핑할 수 있다.

목표 가스 배출구(208)는 응축기(210)와 환류 세퍼레이터(230) 사이의 하우징(202)에 형성되어 있다. 응축기(210)에서 응축수와 분리된 목표 가스는 상기 목표 가스 배출구(208)를 통하여 가스 응축 장치(200)로부터 배출되어 별도의 탱크 등에 포집되게 된다.

재생 가스는 재생가스 유입구(204)를 통하여 가스 응축 장치(200)의 상부로 공급된다. 가스 응축 장치(200)에 공급된 재생 가스는 가스 응축 장치(200)의 하부로 이동하며 응축기(210)를 통과한다. 이 때, 재생 가스는 응축기(210)에서 응축되어 응축수와 목표 가스로 분리된다.

목표 가스는 목표 가스 배출구(208)를 통하여 가스 응축 장치(200) 외부로 배출되고, 응축수는 제3장착 플레이트(232)에 고인 후, 제2액체 공급관(242)을 통하여 응축수 챔버(250)의 하부로 공급된다. 따라서, 응축수 챔버(250)에 저장된 응축수의 수면에 큰 흔들림이 발생하지 않고 수위 조절이 용이해지게 된다.

또한, 응축수 챔버(250)에 일시적으로 저장된 응축수로부터 증발 가스가 증발될 수 있다. 상기 증발 가스는 환류 세퍼레이터(230)의 제3가스 유동홀(236)과 제3가스 우회 포트(238)를 통하여 응축수 챔버(250)로부터 나가 응축기(210)에서 다시 응축될 수 있다. 이 때, 응축수가 응축수 챔버(250)에 공급되는 경로와 증발 가스가 응축수 챔버(250)로부터 나가는 경로가 분리되어 있으므로, 응축수와 증발 가스 사이의 이동 간섭을 없애 증발 가스의 재응축을 용이하게 한다.

한편, 응축수 챔버(250)에 일시적으로 저장된 응축수는 응축수 라인(109)을 통해 재생탑(100)에 다시 공급된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

재생이 필요한 대상 가스를 린 흡수액에 용해시켜 리치 흡수액을 생성하는 흡수탑;
상기 흡수탑에서 생성된 리치 흡수액을 끓여 재생 가스가 분리된 린 흡수액을 생성하고, 생성된 린 흡수액은 다시 흡수탑으로 공급하는 재생탑; 그리고
상기 재생탑으로부터 공급 받은 재생 가스를 응축시켜 응축수와 목표 가스를 분리시키며, 분리된 응축수는 상기 재생탑에 공급하고 분리된 목표 가스는 배출하는 가스 응축 장치;
를 포함하며,
상기 가스 응축 장치는 하나의 하우징 내에 배치된 응축기와 환류기를 포함하고,
상기 응축기는 환류기의 상부에 배치되며,
상기 환류기는
상기 하나의 하우징의 하부에 형성되며, 응축수가 임시적으로 저장되는 응축수 챔버; 그리고
상기 응축기와 상기 응축수 챔버 사이의 하나의 하우징 내부에 배치되며, 상기 응축기를 통과하는 응축수를 상기 응축수 챔버에 공급하고, 상기 응축수에서 증발된 증발 가스를 상기 응축수 챔버 외부로 배출하는 환류 세퍼레이터;
를 포함하는 가스 포집 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 흡수탑은
흡수탑 하우징;
상기 흡수탑 하우징 내의 상부에 위치하며, 린 흡수액을 상기 흡수탑 하우징 내부로 공급하는 린 흡수액 공급기;
상기 흡수탑 하우징 내부에서 상기 린 흡수액 공급기 아래에 위치하며, 흡수탑 하우징의 하부로 공급되는 린 흡수액의 흐름을 정류하는 흡수탑 정류기;
상기 흡수탑 하우징 내부에서 상기 흡수탑 정류기 아래에 위치하며, 대상 가스가 용해된 리치 흡수액이 임시적으로 저장되는 흡수액 챔버; 그리고
상기 흡수탑 정류기와 상기 흡수액 챔버 사이의 흡수탑 하우징 내부에 배치되는 흡수반응 세퍼레이터;
를 포함하며,
상기 대상 가스는 상기 흡수액 챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제2항에 있어서,
상기 흡수반응 세퍼레이터는 대상 가스가 상기 흡수액 챔버에서 나가는 출구와 리치 흡수액이 상기 흡수액 챔버로 들어오는 입구를 분리하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제3항에 있어서,
상기 흡수반응 세퍼레이터는
상기 흡수탑 정류기와 상기 흡수액 챔버의 사이에서 상기 흡수탑 하우징을 가로질러 배치되며, 적어도 하나 이상의 제1가스 유동홀이 형성되는 제1장착 플레이트;
상기 제1장착 플레이트의 상면에 장착되며, 그 상면은 제1지붕에 의하여 막혀 있는 중공의 기둥 형상의 제1몸체;
상기 제1몸체의 옆면에 형성되어 제1몸체의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 적어도 하나 이상의 제1가스 우회 포트; 그리고
상기 제1장착 플레이트에서 하방향으로 연장되어 형성되며, 흡수액을 흡수액 챔버로 공급하도록 된 제1액체 공급관;
을 포함하며,
상기 적어도 하나 이상의 제1가스 유동홀은 상기 제1장착 플레이트 하부의 상기 흡수탑 하우징의 내부와 상기 제1몸체의 내부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 가스 포집 플랜트.
제2항에 있어서,
상기 흡수탑 하우징의 상단부에는 목표 가스가 제거된 처리 가스를 흡수탑 하우징의 외부로 배출하기 위한 처리가스 유출구가 형성되고, 상기 흡수탑 하우징의 하단부에는 리치 흡수액을 재생탑으로 공급하기 위한 흡수탑 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 재생탑은
재생탑 하우징;
상기 재생탑 하우징의 상부에 위치하며 리치 흡수액을 재생탑 하우징의 내부로 공급하는 리치 흡수액 공급기;
상기 재생탑 하우징의 내부에서 상기 리치 흡수액 공급기 아래에 위치하며, 재생탑 하우징의 하부로 공급되는 리치 흡수액의 흐름을 정류하는 재생탑 정류기;
상기 재생탑 하우징의 내부에서 상기 재생탑 정류기 아래에 위치하며, 리치 흡수액을 끓여 재생 가스를 리치 흡수액으로부터 분리시키는 리보일러;
리치 흡수액을 임시적으로 저장하는 리치 흡수액 탱크;
상기 재생탑 정류기로부터 공급되는 리치 흡수액이 상기 리치 흡수액 탱크로 공급되도록 하며, 상기 리보일러에서 발생한 재생 가스를 상기 리보일러 외부로 배출하고, 상기 리보일러와 상기 재생탑 정류기 사이의 재생탑 하우징 내부에 배치되는 재생탑 세퍼레이터; 그리고
상기 리보일러에서 재생 가스가 분리된 린 흡수액을 받아 임시적으로 저장하는 린 흡수액 탱크;
를 포함하는 가스 포집 플랜트.
제6항에 있어서,
상기 리보일러는 상기 리치 흡수액 탱크를 통해서만 리치 흡수액을 공급받는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제7항에 있어서,
상기 리치 흡수액 탱크의 하부에는 리치 흡수액 유출구가 형성되고, 상기 재생탑 하우징의 하부에는 상기 리치 흡수액 유출구와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통된 리치 흡수액 유입구가 형성되어 상기 리치 흡수액 탱크 내의 리치 흡수액은 리치 흡수액 유출구와 리치 흡수액 유입구를 통하여 상기 리보일러에 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제7항에 있어서,
상기 재생탑 하우징은 리치 흡수액 연결 라인을 통하여 유체가 흘러갈 수 있도록 상기 리치 흡수액 탱크와 연결되고 린 흡수액 연결 라인을 통하여 린 흡수액 탱크와 연결되며, 상기 리치 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위는 상기 린 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제9항에 있어서,
상기 재생탑 세퍼레이터는 상기 재생탑 정류기를 통과한 리치 흡수액이 리치 흡수액 탱크를 통해서만 상기 리보일러에 공급되도록 하고 상기 리보일러에서 발생한 재생 가스를 직접 상기 리보일러 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제10항에 있어서,
상기 재생탑 세퍼레이터는
상기 리치 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위 하부에서 상기 재생탑 하우징을 가로질러 배치되며, 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀이 형성되는 제2장착 플레이트;
상기 제2장착 플레이트의 상면에 장착되며, 그 상면은 제2지붕에 의하여 막혀 있는 중공의 기둥 형상의 제2몸체; 그리고
상기 제2몸체의 옆면에 형성되어 제2몸체의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트;
를 포함하며,
상기 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀은 상기 제2장착 플레이트 하부의 상기 재생탑 하우징의 내부와 상기 제2몸체의 내부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 가스 포집 플랜트.
제11항에 있어서,
상기 리보일러에서 발생된 재생 가스는 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 유동홀과 상기 적어도 하나 이상의 제2가스 우회 포트를 통해서만 상기 제2장착 플레이트 상부의 재생탑 하우징 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제11항에 있어서,
상기 린 흡수액 연결 라인과 상기 재생탑 하우징의 연결 부위는 상기 리보일러와 제2장착 플레이트 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제6항에 있어서,
상기 리보일러는
작동 유체를 흘러가게 하는 제1순환 라인; 그리고
상기 린 흡수액, 리치 흡수액 또는 재생 가스를 흘러가게 하는 제2순환 라인;
을 포함하며,
상기 제1순환 라인과 제2순환 라인은 서로 근접하게 형성되어 있으며, 제1순환 라인을 흘러가는 작동 유체와 상기 제2순환 라인을 흘러가는 린 흡수액, 리치 흡수액 또는 재생 가스는 서로 섞이지 아니하며 서로 열교환되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제6항에 있어서,
상기 리보일러는 전류를 공급 받아 발열하는 전기 열선을 포함하는 가스 포집 플랜트.
제6항에 있어서,
상기 린 흡수액 탱크의 하부에는 린 흡수액을 상기 흡수탑에 다시 공급하기 위한 린 흡수액 유출구가 형성되고, 상기 재생탑 하우징의 상부에는 재생 가스를 가스 응축 장치에 공급하기 위한 재생 가스 유출구가 형성된 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 환류 세퍼레이터는 상기 증발 가스가 응축수 챔버에서 나가는 출구와 응축기를 통과한 응축수가 상기 응축수 챔버로 들어오는 입구를 분리하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제18항에 있어서,
상기 환류 세퍼레이터는
상기 응축기와 상기 응축수 챔버 사이에서 상기 하나의 하우징을 가로질러 배치되며, 적어도 하나 이상의 제3가스 유동홀이 형성되는 제3장착 플레이트;
상기 제3장착 플레이트의 상면에 장착되며, 그 상면은 제3지붕에 의하여 막혀 있는 중공의 기둥 형상의 제3몸체;
상기 제3몸체의 옆면에 형성되어 제3몸체의 내부와 외부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 적어도 하나 이상이 제3가스 우회 포트; 그리고
상기 제3장착 플레이트에서 하방향으로 연장되어 형성되며, 응축수를 응축수 챔버로 공급하도록 된 제2액체 공급관;
을 포함하며,
상기 적어도 하나 이상의 제3가스 유동홀은 상기 제3장착 플레이트 하부의 상기 하나의 하우징의 내부와 상기 제3몸체의 내부를 유체가 흘러갈 수 있도록 연통하는 가스 포집 플랜트.
제19항에 있어서,
상기 제3장착 플레이트 상부의 상기 하나의 하우징에는 상기 재생 가스로부터 분리된 목표 가스를 가스 응축 장치의 외부로 배출하기 위한 목표 가스 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 하나의 하우징의 하부에는 응축수를 상기 재생탑에 다시 공급하기 위한 응축수 유출구가 형성되고, 상기 하나의 하우징의 상부에는 재생탑으로부터 재생 가스를 공급받기 위한 재생 가스 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 포집 플랜트.