KR101713606B1 - Refinement System For Synthetic Gas and Refinement Method therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스화기로부터 배출되는 합성가스를 고순도로 정제하기 위한 합성가스 정제 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 합성가스에 함유되어 있는 황화수소와 이산화탄소를 선택적으로 분리/회수하고 정제에 필요한 암모니아를 자체 생산 및 재활용함으로써 효율적인 정제가 가능한 합성가스 정제 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가스화기로부터 발생되는 합성가스를 정제하는 합성가스 정제 방법은, 합성가스 및 질소를 공급받아 암모니아를 제조하는 제 1 단계; 합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 제 3 단계;를 포함하되, 상기 제 3 단계는, 상기 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 이용하여 상기 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 포집하는 포집 단계; 상기 포집 단계에서 흡수된 이산화탄소를 분리하는 분리 단계; 및 상기 분리 단계에서 배출된 이산화탄소를 세정하는 세정 단계;를 포함하며, 상기 분리 단계에서 배출되는 암모니아와 상기 세정 단계에서 배출되는 암모니아수 및 상기 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 혼합하여 상기 포집 단계에 공급한다. The present invention relates to a syngas purification system and method for purifying a syngas discharged from a gasifier with high purity. More specifically, the present invention relates to a system and method for selectively purifying hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in a syngas, Which can be purified efficiently by self-production and recycling.
A syngas purification method for purifying a syngas generated from a gasifier according to the present invention comprises: a first step of supplying ammonia with synthesis gas and nitrogen; A second step of recovering hydrogen sulfide contained in the syngas; And a third step of recovering carbon dioxide from the synthesis gas discharged in the second step, wherein the third step is a step of removing carbon dioxide from the synthesis gas discharged from the second step using ammonia discharged in the first step A collection step of collecting carbon dioxide; A separating step of separating carbon dioxide absorbed in the collecting step; And a cleaning step of cleaning the carbon dioxide discharged in the separation step, wherein ammonia discharged from the separation step, ammonia water discharged from the cleaning step, and ammonia discharged from the first step are mixed and supplied to the collecting step do.

Figure R1020150047367
Figure R1020150047367

Description

합성가스 정제 시스템 및 방법 {Refinement System For Synthetic Gas and Refinement Method therefor}Technical Field [0001] The present invention relates to a syngas purification system,

본 발명은 가스화기로부터 배출되는 합성가스를 고순도로 정제하기 위한 합성가스 정제 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 합성가스에 함유되어 있는 황화수소와 이산화탄소를 선택적으로 분리/회수하고 정제에 필요한 암모니아를 자체 생산 및 재활용함으로써 효율적인 정제가 가능한 합성가스 정제 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a syngas purification system and method for purifying a syngas discharged from a gasifier with high purity. More specifically, the present invention relates to a system and method for selectively purifying hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in a syngas, Which can be purified efficiently by self-production and recycling.

가스화란, 고체·액체 연료에 공기·산소·수증기·이산화탄소 등의 가스화제를 단독 또는 서로 배합하여 고온에서 작용시켜 수소·일산화탄소·메테인 등을 주성분으로 하며, 열효율이 높고 취급하기 쉬운 기체연료를 얻는 것을 말한다.Gasification refers to the combination of gasification agents such as air, oxygen, water vapor, and carbon dioxide in a solid or liquid fuel, either alone or in combination with each other at high temperatures to make hydrogen, carbon monoxide and methane as main components. .

특히, 전통적인 화학 석유 에너지(석탄, 석유 천연가스) 매장량의 지속적인 감소 및 화학 석유 에너지 사용으로 인한 환경오염 문제가 인류의 생존과 발전에 직접적인 위협을 초래하고, 각종 산업 폐기물의 증가함에 따라, 재생에너지 및 환경친화적인 에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며, 폐기물을 이용한 가스화도 주목받고 있다.In particular, the continuous decrease in the reserves of traditional chemical and petroleum energy (coal, oil and natural gas) and the environmental pollution caused by the use of chemical and petroleum energy directly threaten the survival and development of mankind, and as the industrial wastes increase, And interest in environmentally friendly energy is increasing, and gasification using waste is also attracting attention.

가스화는 석탄, 폐기물, 바이오매스 등의 원료에서 이루어질 수 있는데, 예를 들어 폐기물에 산소를 공급하여 수소와 일산화탄소를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤 합성가스 중에 포함된 분진과 황 화합물 등 원료에 따른 각종 유해물질을 제거하고 정제하여 사용하게 된다. Gasification can be made from raw materials such as coal, waste, and biomass. For example, it is possible to convert oxygen to wastes into syngas composed mainly of hydrogen and carbon monoxide, and then to the raw materials such as dust and sulfur compounds The harmful substances are removed, purified and used.

가스화 과정 중 생성되는 합성가스의 조성은, 가스화 시 사용되는 원료의 특성에 일차적으로 영향을 받으며, 가스화제 종류 및 가스화기 유형, 온도 및 압력과 같은 반응 조건에 따라 달라진다. 일반적으로 가스화 공정 개발 방향은 원하는 합성가스 조성을 얻는 것을 기본으로 하며, 가스화 과정 중의 타르유 함량을 감소시키고, 시스템의 가스화 효율, 탄소 전환율 및 합성가스 중의 (CO 및 H2)의 함량을 최대화하려는데 있다. The composition of the syngas produced during the gasification process is primarily influenced by the properties of the feedstock used for gasification and depends on the reaction conditions such as the type of gasifier and gasifier type, temperature and pressure. In general, the development direction of the gasification process is based on obtaining the desired synthesis gas composition, reducing tar oil content in the gasification process, and maximizing the gasification efficiency, carbon conversion rate, and content of (CO and H 2 ) in the synthesis gas .

이처럼 원료가스로 사용될 때의 연료 효율을 높이고 합성가스에 포함된 황화수소 및 이산화탄소 등의 환경오염물질들을 제거하는 정제공정이 반드시 이루어질 필요가 있다. Thus, it is necessary to perform a purification process for increasing the fuel efficiency when used as the raw material gas and removing environmental pollutants such as hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in the syngas.

종래의 암모니아수를 이용하여 황화수소 및 이산화탄소를 제거하는 공정의 경우, 암모니아수를 이용하여 황화수소와 이산화탄소를 동시에 흡수하기 때문에 선택적으로 분리/포집이 어려운 단점이 있다. 이를 보완하기 위해서 상용 물리/화학 용매인 DEPG, MEOH, NMP, aMDEA 등을 사용하지만, 물리 용매의 경우, 1차적으로 황화수소를 제거하기 위한 공정에서 재생열이 높아 에너지 효율이 떨어지고 황화수소의 선택도를 증가시키기 위해서 이산화탄소를 재순환하기 때문에 공정이 복잡하고 에너지 효율이 추가적으로 감소하는 단점이 있다. 화학용매의 경우 물리용매와 달리 2차적으로 이산화탄소를 흡수/포집하는 공정에서도 재생열이 필요하기 때문에 에너지 효율성은 더욱 떨어지며, 포집가스와 함께 증발하는 용매의 회수 공정 적용이 어렵기 때문에 경제성이 결여되는 문제점이 있었다. In the process of removing hydrogen sulfide and carbon dioxide using conventional ammonia water, since it absorbs hydrogen sulfide and carbon dioxide simultaneously by using ammonia water, it is disadvantageous in that it is difficult to separate / collect selectively. In order to compensate for this, DEPG, MEOH, NMP, and aMDEA, which are common physical / chemical solvents, are used. However, in the case of physical solvents, the energy efficiency is low due to high regeneration heat in the process for primarily removing hydrogen sulfide, It is disadvantageous in that the process is complicated and the energy efficiency is further reduced. In the case of chemical solvents, unlike physical solvents, the process of secondarily absorbing and collecting carbon dioxide requires regenerative heat, which results in lower energy efficiency. Moreover, it is difficult to apply the recovery process of the solvent that evaporates together with the trapped gas, There was a problem.

이와 관련하여, 종래의 정제 기술들을 살펴 보면 다음과 같다. In this regard, conventional purification techniques are as follows.

대한민국 특허출원번호 10-1997-0000084호(석탄가스로부터 황화수소를 제거하는 고온고압 건식 유동층 탈황법과 그 장치)에는, 고온(400~700℃), 고압(10~35기압) 건식유동층 탈황법과 그 장치에 관한 기술이 개시되어 있는데, 이 기술에 따르면, 탈황촉매를 재생하기 위해 반응온도보다 높은 온도조건에서 산소를 공급하게 됨으로써 SO2가 발생되어 후처리가 필요하다는 문제점과 촉매 재생을 위해서 가열을 해야하므로 추가적으로 에너지 사용이 필요한 문제점이 있다. Korean Patent Application No. 10-1997-0000084 (a high-temperature high-pressure dry-fluidized bed desulfurization method and apparatus for removing hydrogen sulfide from coal gas) includes a high-temperature (400 to 700 ° C) According to this technology, in order to regenerate the desulfurization catalyst, oxygen is supplied at a temperature higher than the reaction temperature, so that SO 2 is generated and post-treatment is required, and the catalyst must be heated There is a problem that energy use is required additionally.

대한민국 특허출원번호 10-1997-0000084호(1997.01.06)Korean Patent Application No. 10-1997-0000084 (1997.01.06)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 합성가스에 함유되어 있는 황화수소와 이산화탄소를 선택적으로 분리/회수하며, 정제에 필요한 암모니아를 자체 생산함으로써 저장설비, 물류비, 용매비용 등을 절감하는데 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for separating / recovering hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in a syngas by selectively separating / recovering ammonia, The goal is to save.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스화기로부터 발생되는 합성가스를 정제하는 합성가스 정제 방법에 있어서, 합성가스 및 질소를 공급받아 암모니아를 제조하는 제 1 단계; 합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 제 3 단계;를 포함하되, 상기 제 3 단계는, 상기 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 이용하여 상기 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 포집하는 포집 단계; 상기 포집 단계에서 흡수된 이산화탄소를 분리하는 분리 단계; 및 상기 분리 단계에서 배출된 이산화탄소를 세정하는 세정 단계;를 포함하며, 상기 분리 단계에서 배출되는 암모니아와 상기 세정 단계에서 배출되는 암모니아수 및 상기 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 혼합하여 상기 포집 단계에 공급하는 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for purifying a syngas generated from a gasifier, the method comprising: a first step of supplying ammonia with synthesis gas and nitrogen; A second step of recovering hydrogen sulfide contained in the syngas; And a third step of recovering carbon dioxide from the synthesis gas discharged in the second step, wherein the third step is a step of removing carbon dioxide from the synthesis gas discharged from the second step using ammonia discharged in the first step A collection step of collecting carbon dioxide; A separating step of separating carbon dioxide absorbed in the collecting step; And a cleaning step of cleaning the carbon dioxide discharged in the separation step, wherein ammonia discharged from the separation step, ammonia water discharged from the cleaning step, and ammonia discharged from the first step are mixed and supplied to the collecting step . ≪ / RTI >

상기 질소는 상기 가스화기를 통해 합성가스를 제조하는 과정 중에 발생하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use the nitrogen generated during the process of producing the synthesis gas through the gasifier.

상기 제 2 단계는 철킬레이트 공정을 이용하는 것이 바람직하다. The second step is preferably an iron chelating process.

상기 철킬레이트 공정은, 철킬레이트 저장소에서 철킬레이트를 공급받아 합성가스로부터 황화수소를 흡수하는 황화수소 흡수단계; 상기 황화수소 흡수단계에서 배출되는 합성가스를 상기 제 3 단계로 공급하는 공급 단계; 상기 황화수소 흡수단계에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 철킬레이트를 재생하는 재생단계; 및 상기 재생단계에서 재생된 철킬레이트를 상기 철킬레이트 저장소에 저장하는 저장단계;를 포함하는 것이 바람직하다. The iron chelating step may include a hydrogen sulfide absorbing step of absorbing hydrogen sulfide from the synthesis gas by receiving iron chelate from the iron chelate storage; A supply step of supplying the synthesis gas discharged from the hydrogen sulfide absorption step to the third step; A regeneration step of regenerating the iron chelate in the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorbing step; And a storage step of storing the iron chelate recovered in the regeneration step in the iron chelate reservoir.

상기 재생단계는 상기 황화수소 흡수단계에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 공기를 통해 철킬레이트와 부유황 형태로 분리하는 것이 바람직하다. Preferably, the regeneration step separates the iron chelate solution from the hydrogen sulfide-containing iron chelate solution discharged from the hydrogen sulfide absorbing step into iron chelate and sulfur sulfur through the air.

상기 분리 단계는 60 ~ 80℃의 재생열을 통해 암모니아수와 이산화탄소를 분리하는 것이 바람직하다. Preferably, the separation step separates ammonia water and carbon dioxide through regeneration heat at 60 to 80 ° C.

상기 포집 단계는 포집탑 상부에 25 ~ 35wt%의 암모니아수를 공급하고, 상기 포집탑 하부에 합성가스를 공급하여 이산화탄소를 흡수한 암모니아가 배출되는 것이 바람직하다. In the collecting step, it is preferable that 25 to 35 wt% of ammonia water is supplied to the upper part of the absorption tower, and the synthesis gas is supplied to the lower part of the absorption tower to discharge ammonia absorbed by the carbon dioxide.

상기 이산화탄소가 흡수된 암모니아는 NH2COONH4, CO(NH2)2, H2O 또는 (NH4)2CO3 형태로 배출되는 것이 바람직하다. The carbon dioxide-absorbed ammonia is desirably discharged in the form of NH 2 COONH 4 , CO (NH 2 ) 2 , H 2 O, or (NH 4 ) 2 CO 3 .

본 발명의 다른 측면에 따르면, 가스화기로부터 발생되는 합성가스를 정제하는 합성가스 정제 시스템에 있어서, 합성가스 및 질소를 공급받아 암모니아를 제조하는 암모니아 제조 반응기; 합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 황화수소 회수 장치; 및 황화수소 회수 장치에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수 장치;를 포함하되, 상기 이산화탄소 회수 장치는, 상기 황화수소 회수 장치에서 배출되는 합성가스로부터 상기 암모니아 제조 반응기에서 배출되는 암모니아를 이용하여 이산화탄소를 포집하는 포집탑; 상기 포집탑에서 배출된 이산화탄소를 분리하는 분리탑; 및 상기 분리탑에서 배출된 이산화탄소를 세정하는 세정탑을 포함하며, 상기 분리탑에서 배출되는 암모니아와 상기 세정탑에서 배출되는 암모니아수 및 상기 암모니아 제조 반응기에서 배출되는 암모니아를 혼합하여 상기 포집탑에 공급하는 시스템을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a synthesis gas purification system for purifying a synthesis gas generated from a gasifier, comprising: an ammonia production reactor for producing ammonia by receiving synthesis gas and nitrogen; A hydrogen sulfide recovery device for recovering hydrogen sulfide contained in the syngas; And a carbon dioxide recovery device for recovering carbon dioxide from the syngas discharged from the hydrogen sulfide recovery device, wherein the carbon dioxide recovery device is configured to remove carbon dioxide from the syngas discharged from the hydrogen sulfide recovery device by using ammonia discharged from the ammonia production reactor, Collecting towers; A separation tower for separating carbon dioxide discharged from the absorption tower; And a cleaning tower for cleaning the carbon dioxide discharged from the separation tower. The ammonia discharged from the separation tower, ammonia water discharged from the cleaning tower, and ammonia discharged from the ammonia production reactor are mixed and supplied to the collection tower System.

상기 황화수소 회수 장치는, 철킬레이트 저장소에서 철킬레이트를 공급받아 합성가스로부터 황화수소를 흡수하는 황화수소 흡수탑; 및 상기 황화수소 흡수탑에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 철킬레이트를 재생하여 상기 철킬레이트 저장소로 공급하는 황화수소 재생탑;을 포함하는 것이 바람직하다. The hydrogen sulfide collection device includes a hydrogen sulfide absorption tower for receiving iron chelate from the iron chelate storage and absorbing hydrogen sulfide from the synthesis gas; And a hydrogen sulfide regeneration tower for regenerating the iron chelate from the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorption tower and supplying the iron chelate to the iron chelate reservoir.

본 발명에 따르면, 합성가스에 함유되어 있는 황화수소와 이산화탄소를 선택적으로 분리/회수할 수 있으며, 정제에 필요한 암모니아를 자체 생산 및 재활용함으로써 저장설비, 물류비, 용매비용 등을 절감하는 효과가 있다. According to the present invention, hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in syngas can be selectively separated and recovered, and ammonia necessary for purification can be produced and recycled, thereby reducing storage facilities, distribution costs, and solvent costs.

또한, 본 발명에 따르면, 황화수소 분리/회수 단계에서 요구되는 재생열의 온도가 상대적으로 높지 않아 에너지 절감 효과가 있다.Further, according to the present invention, the temperature of the regeneration heat required in the hydrogen sulfide separation / recovery step is not relatively high, thereby saving energy.

도 1은 본 발명에 따른 합성가스로부터 황화수소 및 이산화탄소를 분리하는 공정을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a process of separating hydrogen sulfide and carbon dioxide from a synthesis gas according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

석탄 가스화 공정에서 집진설비를 통해 배출된 석탄 합성가스는 석탄 합성가스 내부에 포함되어 있는 황화카보닐을 황화수소로 전환시키고 일산화탄소를 수소와 이산화탄소로 전환시키는 사우어 시프트(Sour Shift) 공정으로 공급되어 황화수소, 이산화탄소, 수소가 풍부한 합성가스로 전환된다. The coal syngas discharged from the coal gasification process through the dust collecting facility is supplied to the sour shift process which converts the carbonyl sulfide contained in the coal synthesis gas to hydrogen sulfide and converts the carbon monoxide to hydrogen and carbon dioxide, Carbon dioxide, and hydrogen-rich syngas.

본 발명에서는 상기와 같이 사우어 시프트 공정을 거친 합성가스에 대해 합성가스에 함유된 황화수소 및 이산화탄소를 분리, 회수하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for separating and recovering hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in a syngas with respect to a syngas subjected to a sour shift process as described above.

도 1은 본 발명에 따른 합성가스로부터 황화수소 및 이산화탄소를 분리하기 위한 정제 시스템을 도시한 도면이다.Figure 1 shows a purification system for separating hydrogen sulphide and carbon dioxide from syngas according to the invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 합성가스 정제 시스템(100)은 가스화기로부터 발생되는 합성가스 및 가스화 공정 과정에서 발생하는 질소(N2)를 공급받아 암모니아를 제조하는 암모니아 제조 반응기(140); 합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 황화수소 회수 장치(180) 및 황화수소 회수 장치에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수 장치(190)를 포함한다. 1, the synthesis gas purification system 100 according to the present invention comprises a synthesis gas generated from a gasifier and an ammonia production reactor 140 for producing ammonia by receiving nitrogen (N2) generated during a gasification process ); A hydrogen sulfide recovery device 180 for recovering the hydrogen sulfide contained in the syngas, and a carbon dioxide recovery device 190 for recovering carbon dioxide from the syngas discharged from the hydrogen sulfide recovery device.

암모니아 제조 반응기(140)는 석탄가스화 공정에서 배출되는 합성가스나 WGS(Water Gas Shift) 공정 이후에 발생한 수소와 함께 산소 분리 공정 (Air Separation Unit : ASU)에서 배출되는 질소를 이용하여 암모니아를 합성하게 된다. The ammonia production reactor 140 synthesizes ammonia using nitrogen discharged from an air separation unit (ASU) together with hydrogen generated after synthesis gas or WGS (water gas shift) process in the coal gasification process do.

예컨대, 암모니아 제조 반응기(140)는 석탄가스화 공정에서 배출된 합성가스의 일부를 질소와 함께 3:1(수소:질소) 비율로 공급되어 암모니아를 생성한다. 생성된 암모니아는 후술할 이산화탄소 세정탑(170)에서 배출된 물과 혼합하여 25~35wt%의 암모니아수로 제조되어 후술할 이산화탄소 포집탑(150) 상부에 공급될 수 있다. For example, the ammonia production reactor 140 supplies a portion of the syngas discharged from the coal gasification process together with nitrogen at a ratio of 3: 1 (hydrogen: nitrogen) to produce ammonia. The generated ammonia may be mixed with the water discharged from the carbon dioxide scrubbing tower 170 to be described later and made to be 25 to 35 wt% ammonia water and supplied to the upper part of the carbon dioxide collecting tower 150 to be described later.

따라서, 이산화탄소를 분리하기 위해 사용되는 암모니아수는 석탄가스화 공정에서 배출되는 질소와 이산화탄소 회수 장치에서 배출되는 세정수 등을 이용하여 자체적으로 생산하는 것이 가능하다. Therefore, the ammonia water used for separating carbon dioxide can be produced by itself using the nitrogen discharged from the coal gasification process and the washing water discharged from the carbon dioxide recovery device.

황화수소 회수 장치(180)는 합성가스에 함유된 황화수소를 회수하기 위해 철킬레이트 공정을 이용한다.  The hydrogen sulfide recovery device 180 uses an iron chelating process to recover the hydrogen sulfide contained in the synthesis gas.

황화수소 흡수탑(120)은 철킬레이트가 저장되어 있는 철킬레이트 저장소(110)에서 펌프(115)를 이용하여 철킬레이트를 공급받아, 합성가스에 함유된 황화수소가 철킬레이트 용액에 흡수되도록 한다. 흡수탑(120) 상부로는 황화수소가 제거된 이산화탄소나 수소가 풍부한 합성가스가 배출되어 이산화탄소 회수 장치(190)로 공급될 수 있다. The hydrogen sulfide absorption tower 120 receives the iron chelate from the iron chelate reservoir 110 in which the iron chelate is stored by using the pump 115 so that the hydrogen sulfide contained in the synthesis gas is absorbed by the iron chelate solution. Carbon dioxide from which hydrogen sulfide has been removed or synthetic gas rich in hydrogen may be discharged to the top of the absorption tower 120 and supplied to the carbon dioxide recovery unit 190.

한편, 황화수소 흡수탑(120)에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액은 철킬레이트를 다시 재생하기 위하여 황화수소 재생탑(130)에 공급되고, 황화수소 재생탑(130)에서는 공기 블로어(135)에 의해 외부에서 공기가 공급되어 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액으로부터 철킬레이트와 부유황 형태로 분리될 수 있도록 한다. 재생된 철킬레이트는 철킬레이트 저장소(110)로 다시 공급될 수 있다. Meanwhile, the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorption tower 120 is supplied to the hydrogen sulfide regeneration tower 130 for regenerating the iron chelate, and the hydrogen sulfide is supplied to the hydrogen sulfide regeneration tower 130 by the air blower 135 Air is supplied from the outside so that the iron chelate solution containing hydrogen sulfide can be separated into iron chelate and sulfur sulfur. The regenerated iron chelate may be fed back to the iron chelate reservoir 110.

이산화탄소 회수 장치(190)는 포집탑(150), 분리탑(160) 및 세정탑(170)으로 구성되며, 포집탑(150)은 암모니아 제조 반응기(140)에서 배출되는 암모니아와 이산화탄소 세정탑(170)에서 배출되는 세정수와 함께 혼합하여 25~35wt%의 암모니아수에 의해 황화수소 회수 장치(180)에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 포집하게 된다. The carbon dioxide recovering apparatus 190 includes a collecting tower 150, a separating tower 160 and a washing tower 170. The collecting tower 150 collects ammonia and carbon dioxide which are discharged from the ammonia- ) To collect carbon dioxide from the syngas discharged from the hydrogen sulfide recovery device 180 by 25 to 35 wt% ammonia water.

포집탑(150)에서 배출되는 이산화탄소가 흡수된 암모니아는 NH2COONH4, CO(NH2)2, H2O, (NH4)2CO3 형태로 배출되며, 이는 분리탑(160)에 공급되어 약 60~80℃의 재생열을 통해 암모니아수와 고농도 이산화탄소로 분리된다. 분리된 이산화탄소와 함께 증발되는 암모니아를 최소화하기 위해서 포집된 고농도 이산화탄소는 세정탑(170)을 통해 정제되며, 세정탑(170)에서 사용된 세정수는 다시 암모니아수 제조에 이용되어 이산화탄소 포집탑(150)에 공급되어 재활용된다. The carbon dioxide absorbed ammonia discharged from the absorption tower 150 is discharged in the form of NH 2 COONH 4 , CO (NH 2 ) 2 , H 2 O, (NH 4 ) 2 CO 3 and supplied to the separation tower 160 And is separated into ammonia water and high concentration carbon dioxide through regeneration heat of about 60-80 ° C. The high concentration of carbon dioxide collected to minimize the ammonia evaporated together with the separated carbon dioxide is purified through the washing tower 170. The washing water used in the washing tower 170 is again used for producing the ammonia water, And is recycled.

한편 본 발명에 따른 합성가스 정제 방법은, 가스화기로부터 발생되는 합성가스 및 가스화기 공정 중에 발생되는 질소를 공급받아 암모니아를 제조하는 제 1단계; 합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 제 2 단계; 및 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 제 3 단계;를 포함하되, 제 3 단계는 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 이용하여 이산화탄소를 포집하는 포집 단계; 포집 단계에서 포집된 이산화탄소를 분리하는 분리 단계; 및 분리 단계에서 배출된 이산화탄소를 세정하는 세정 단계;를 포함하며, 분리 단계에서 배출되는 암모니아 및 세정 단계에서 배출되는 암모니아수를 포집 단계에 공급한다. Meanwhile, the synthesis gas purifying method according to the present invention comprises: a first step of producing ammonia by receiving synthesis gas generated from a gasifier and nitrogen generated during a gasifier process; A second step of recovering hydrogen sulfide contained in the syngas; And a third step of recovering carbon dioxide from the synthesis gas discharged in the second step. In the third step, the carbon dioxide is collected from the synthesis gas discharged in the second step using the ammonia discharged in the first step, step; A separation step of separating the carbon dioxide captured in the collection step; And a cleaning step of cleaning the carbon dioxide discharged in the separation step, wherein ammonia discharged from the separation step and ammonia water discharged from the cleaning step are supplied to a collection step.

이산화탄소 포집 단계는 포집탑(150) 상부에 25~35wt%의 암모니아수를 공급하고, 포집탑(150) 하부에 합성가스를 공급하여 이산화탄소가 흡수된 암모니아가 배출되도록 할 수 있다. In the carbon dioxide capture step, 25 to 35 wt% of ammonia water is supplied to the upper part of the absorption tower 150, and syngas is supplied to the lower part of the absorption tower 150 to discharge the carbon dioxide-absorbed ammonia.

제 2 단계는 철킬레이트 공정을 이용하며, 철킬레이트 공정은 철킬레이트 저장소(110)에서 철킬레이트를 공급받아 합성가스로부터 황화수소를 흡수하는 황화수소 흡수 단계; 황화수소 흡수단계에서 배출되는 합성가스를 제 3 단계로 공급하는 공급 단계; 황화수소 흡수단계에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 철킬레이트를 재생하는 재생단계 및 재생단계에서 재생된 철킬레이트를 철킬레이트 저장소(110)에 저장하는 저장단계를 포함한다. The second step uses an iron chelating process, and the iron chelating step is a step of absorbing hydrogen sulfide from the synthesis gas by receiving iron chelate from the iron chelate storage 110; A supply step of supplying the synthesis gas discharged in the hydrogen sulfide absorption step to the third step; And a storage step of storing the iron chelate recovered in the regeneration step and regeneration step in the iron chelate storage 110 in the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorbing step.

재생 단계는 황화수소 흡수단계에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 공기를 통해 철킬레이트와 부유황 형태로 분리할 수 있다..
The regeneration step can be carried out in the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorption step and separated into iron chelate and sulfur sulfur through air.

이와 같은 본 발명에 따른 합성가스 정제 시스템 및 방법에 따르면, 합성가스에 함유되어 있는 황화수소와 이산화탄소를 선택적으로 분리/회수할 수 있으며, 정제에 필요한 암모니아를 자체 생산함으로써 저장설비, 물류비, 용매비용 등을 절감할 수 있다. 또한, 황화수소 분리/회수 단계에서 요구되는 재생열의 온도가 상대적으로 높지 않아 에너지를 절감할 수 있다.
According to the synthesis gas purification system and method of the present invention, it is possible to selectively separate and recover the hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in the syngas, and to produce the ammonia necessary for the purification, thereby improving the storage facility, distribution cost, Can be saved. Also, since the temperature of the regeneration heat required in the hydrogen sulfide separation / recovery step is relatively low, energy can be saved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 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 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.

110 : 철킬레이트 저장소 115 : 펌프
120 : 황화수소 흡수탑 130 : 황화수소 재생탑
135 : 에어 블로어 140 : 암모니아 제조 반응기
150 : 이산화탄소 포집탑 160 : 이산화탄소 분리탑
170 : 이산화탄소 세정탑 110: iron chelating reservoir 115: pump
120: hydrogen sulfide absorption tower 130: hydrogen sulfide recovery tower
135: Air blower 140: Ammonia production reactor
150: Carbon dioxide collection tower 160: Carbon dioxide separation tower
170: Carbon dioxide cleaning tower

Claims (10)

가스화기로부터 발생되는 합성가스를 정제하는 합성가스 정제 방법에 있어서,
합성가스 및 질소를 공급받아 암모니아를 제조하는 제 1 단계;
합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 제 2 단계; 및
상기 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 제 3 단계;를 포함하되,
상기 제 3 단계는,
상기 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 이용하여 상기 제 2 단계에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 포집하는 포집 단계;
상기 포집 단계에서 흡수된 이산화탄소를 분리하는 분리 단계; 및
상기 분리 단계에서 배출된 이산화탄소를 세정하는 세정 단계;를 포함하며,
상기 분리 단계에서 배출되는 암모니아와 상기 세정 단계에서 배출되는 암모니아수 및 상기 제 1 단계에서 배출되는 암모니아를 혼합하여 상기 포집 단계에 공급하며,
상기 제 2 단계는 철킬레이트 공정을 이용하는, 합성가스 정제 방법.A syngas purification method for purifying a syngas generated from a gasifier,
A first step of supplying ammonia with synthesis gas and nitrogen;
A second step of recovering hydrogen sulfide contained in the syngas; And
And a third step of recovering carbon dioxide from the synthesis gas discharged in the second step,
In the third step,
A step of collecting carbon dioxide from the synthesis gas discharged in the second step using ammonia discharged in the first step;
A separating step of separating carbon dioxide absorbed in the collecting step; And
And a cleaning step of cleaning the carbon dioxide discharged in the separation step,
The ammonia discharged from the separating step, the ammonia discharged from the cleaning step, and the ammonia discharged from the first step are mixed and supplied to the collecting step,
Wherein said second step uses an iron chelating process. 청구항 1에 있어서,
상기 질소는 상기 가스화기를 통해 합성가스를 제조하는 과정 중에 발생하는 것을 이용하는, 합성가스 정제 방법. The method according to claim 1,
Wherein the nitrogen is generated during the process of producing the synthesis gas through the gasifier. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 철킬레이트 공정은,
철킬레이트 저장소에서 철킬레이트를 공급받아 합성가스로부터 황화수소를 흡수하는 황화수소 흡수단계;
상기 황화수소 흡수단계에서 배출되는 합성가스를 상기 제 3 단계로 공급하는 공급 단계;
상기 황화수소 흡수단계에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 철킬레이트를 재생하는 재생단계; 및
상기 재생단계에서 재생된 철킬레이트를 상기 철킬레이트 저장소에 저장하는 저장단계;를 포함하는, 합성가스 정제 방법. The method according to claim 1,
In the iron chelating step,
A hydrogen sulfide absorbing step of supplying iron chelate from the iron chelate storage and absorbing hydrogen sulfide from the synthesis gas;
A supply step of supplying the synthesis gas discharged from the hydrogen sulfide absorption step to the third step;
A regeneration step of regenerating the iron chelate in the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorbing step; And
And storing the iron chelate recovered in the regeneration step in the iron chelate reservoir. 청구항 4에 있어서,
상기 재생단계는 상기 황화수소 흡수단계에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 공기를 통해 철킬레이트와 부유황 형태로 분리하는, 합성가스 정제 방법. The method of claim 4,
Wherein the regeneration step separates the iron chelate solution from the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorption step into air in the form of iron chelate and sulfur. 청구항 1에 있어서,
상기 분리 단계는 60~80℃의 재생열을 통해 암모니아수와 이산화탄소를 분리하는, 합성가스 정제 방법. The method according to claim 1,
Wherein said separation step separates ammonia water and carbon dioxide through regeneration heat at 60 to 80 占 폚. 청구항 1에 있어서,
상기 포집 단계는 포집탑 상부에 25~35wt%의 암모니아수를 공급하고, 상기 포집탑 하부에 합성가스를 공급하여 이산화탄소를 흡수한 암모니아가 배출되는, 합성가스 정제 방법.The method according to claim 1,
Wherein the collection step supplies 25 to 35 wt% of ammonia water to the top of the absorption tower and supplies synthesis gas to the bottom of the absorption tower to discharge ammonia absorbed by the carbon dioxide. 청구항 7에 있어서,
상기 이산화탄소가 흡수된 암모니아는 NH2COONH4, CO(NH2)2, H2O 또는 (NH4)2CO3 형태로 배출되는, 합성가스 정제 방법. The method of claim 7,
Wherein the carbon dioxide-absorbed ammonia is discharged in the form of NH 2 COONH 4 , CO (NH 2 ) 2 , H 2 O or (NH 4 ) 2 CO 3 . 가스화기로부터 발생되는 합성가스를 정제하는 합성가스 정제 시스템에 있어서,
합성가스 및 질소를 공급받아 암모니아를 제조하는 암모니아 제조 반응기;
합성가스에 함유된 황화수소를 회수하는 황화수소 회수 장치; 및
황화수소 회수 장치에서 배출되는 합성가스로부터 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소 회수 장치;를 포함하되,
상기 이산화탄소 회수 장치는,
상기 황화수소 회수 장치에서 배출되는 합성가스로부터 상기 암모니아 제조 반응기에서 배출되는 암모니아를 이용하여 이산화탄소를 포집하는 포집탑;
상기 포집탑에서 배출된 이산화탄소를 분리하는 분리탑; 및
상기 분리탑에서 배출된 이산화탄소를 세정하는 세정탑을 포함하며,
상기 분리탑에서 배출되는 암모니아와 상기 세정탑에서 배출되는 암모니아수 및 상기 암모니아 제조 반응기에서 배출되는 암모니아를 혼합하여 상기 포집탑에 공급하며,
상기 황화수소 회수 장치는,
철킬레이트 저장소에서 철킬레이트를 공급받아 합성가스로부터 황화수소를 흡수하는 황화수소 흡수탑; 및
상기 황화수소 흡수탑에서 배출되는 황화수소를 함유한 철킬레이트 용액에서 철킬레이트를 재생하여 상기 철킬레이트 저장소로 공급하는 황화수소 재생탑;을 포함하는, 합성가스 정제 시스템. A syngas purification system for purifying a syngas generated from a gasifier,
An ammonia production reactor for producing ammonia by receiving synthesis gas and nitrogen;
A hydrogen sulfide recovery device for recovering hydrogen sulfide contained in the syngas; And
And a carbon dioxide recovery device for recovering carbon dioxide from the syngas discharged from the hydrogen sulfide recovery device,
The carbon dioxide recovery device includes:
A collecting tower for collecting carbon dioxide from the syngas discharged from the hydrogen sulfide recovery device using ammonia discharged from the ammonia production reactor;
A separation tower for separating carbon dioxide discharged from the absorption tower; And
And a cleaning tower for cleaning the carbon dioxide discharged from the separation tower,
The ammonia discharged from the separation tower, the ammonia water discharged from the cleaning tower, and the ammonia discharged from the ammonia production reactor are mixed and supplied to the collecting tower,
The hydrogen sulfide-
A hydrogen sulfide absorption tower for receiving iron chelate from an iron chelate storage and absorbing hydrogen sulfide from syngas; And
And a regeneration tower for recovering the iron chelate from the iron chelate solution containing hydrogen sulfide discharged from the hydrogen sulfide absorption tower and supplying the recovered iron chelate to the iron chelate reservoir. 삭제delete
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