KR101725555B1 - 흡수효율이 향상된 이산화탄소 회수장치 및 회수방법 - Google Patents

흡수효율이 향상된 이산화탄소 회수장치 및 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혼합가스로부터 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 공정에 관한 것으로, 특히 흡수탑 상부에 액체수집부재 및 냉각코일을 설치함으로써, 흡수탑 상부로 이산화탄소가 제거된 가스가 배출될 때, 포화증기 형태로 배출되는 흡수제의 손실을 줄이고, 발열반응에 의한 흡수탑의 온도 상승을 억제하여 흡수효율을 증가시킬 수 있다. 본 발명은 이를 위하여 흡수탑 상부에 미스트 제거기를 설치하고 그 하부에 액체수집부재 및 냉각 코일을 설치함으로써, 흡수액과 반응이 끝난 가스가 흡수탑 상부의 미스트 제거기를 통과할 때, 흡수제가 응축되어 액체수집부재로 떨어지도록 하였다. 액체수집부재 내에 설치된 냉각 코일을 통해 흡수제의 온도가 떨어지게 되고, 외부의 펌프를 통해 흡수탑 상부로 재순환된다. 본 발명에 따른 이산화탄소 분리 회수공정에서는 흡수탑에서 배출되는 가스 중에 포함된 수분을 제거하기 위하여 흡수탑 이후에 추가의 공정이 필요 없을 뿐만 아니라, 흡수제와 이산화탄소간의 발열을 효과적으로 제어할 수 있기 때문에, 흡수탑의 효율이 증가되어 전체 운전 비용 및 공정의 단순화가 가능하다.

Description

흡수효율이 향상된 이산화탄소 회수장치 및 회수방법{Method and apparatus of solvent scrubbing carbon dioxide capture system with enhanced absorption capacities}
본 발명은 이산화탄소 회수장치 및 회수방법에 관한 것으로, 특히 흡수탑 상부에 미스트 제거기, 액체 수집부재(Hold-up) 및 냉각코일을 설치하여 흡수제의 손실을 줄이고 흡수효율을 증가시킬 수 있는 이산화탄소 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다.
최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 줄이기 위하여 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다.
화력발전소 등 연소설비에서 발생하는 이산화탄소를 제거하기 위하여 사용되는 흡수제를 이용한 화학적 흡수방법은 높은 효율과 안정적인 기술로 가장 많이 연구되고 있다.
이산화탄소를 포집하기 위한 아민계 포집공정은 화학적 흡수기술의 일종으로 발전소에 효과적으로 적용하기 위해서는 사용되는 에너지를 줄이기 위하여 고효율, 저에너지형 흡수제 및 공정의 개선이 필요한 분리기술이다.
대한민국 특허등록 제851493호, 대한민국 특허등록 제923557호, 대한민국 특허공개 제2009-50551호에는 흡수액의 냉각, 흡수열의 방열과 냉각, 흡수탑의 냉각을 통해 이산화탄소의 흡수효율을 향상시키는 기술이 예시되어 있다.
본 발명의 목적은 흡수제의 손실을 줄이고 흡수효율을 증가시킬 수 있는 이산화탄소 회수장치 및 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흡수탑에서 배출되는 가스 중에 포함된 수분을 제거하기 위한 별도의 추가 공정을 필요로 하지 않는 이산화탄소 회수장치 및 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 흡수탑의 상부에 설치되어 기상의 흡수제를 응축시키는 미스트 제거기; 미스트 제거기 하부에 설치되어 응축된 흡수제를 수집하는 액체 수집부재; 및 액체 수집부재에 설치되어 수집된 흡수제를 냉각시키는 냉각 코일을 포함하는 이산화탄소 회수장치를 제공한다.
본 발명에 따른 이산화탄소 회수장치는 미스트 제거기 상부에 설치되는 분사노즐; 및 액체 수집부재와 분사노즐을 연결하여 수집된 흡수제를 재순환시키는 재순환 라인을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 액체 수집부재의 높이는 흡수탑에 설치되는 단일 충전층 높이의 1/5 내지 1/3이고, 냉각 코일에 흐르는 냉각 매체의 온도는 30 내지 50℃인 것이 바람직하며, 흡수제로는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액 및 암모니아수 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 이산화탄소를 포함하는 혼합가스 및 흡수제를 흡수탑에서 향류 접촉시켜 혼합가스 중의 이산화탄소를 흡수제에 흡수시키는 단계; (b) 흡수탑 상부에 설치된 미스트 제거기를 통과하여 응축된 흡수제를 미스트 제거기 하부에 설치된 액체 수집부재에 수집하는 단계; 및 (c) 액체 수집부재에 설치된 냉각 코일로 수집된 흡수제를 냉각시키는 단계를 포함하는 이산화탄소 회수방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이산화탄소 회수방법은 (d) 냉각된 흡수제를 액체 수집부재로부터 미스트 제거기 상부로 재순환시키는 단계 및/또는 (e) 이산화탄소로 포화된 흡수제를 탈거탑에서 재생한 후 흡수탑으로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 흡수탑 상부에 액체 수집부재 및 냉각코일을 설치함으로써, 흡수탑 상부로 이산화탄소가 제거된 가스가 배출될 때, 포화증기 형태로 배출되는 흡수제의 손실을 줄이고, 발열반응에 의한 흡수탑의 온도 상승을 억제하여 흡수효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 분리 회수공정에서는 흡수탑에서 배출되는 가스 중에 포함된 수분을 제거하기 위하여 흡수탑 이후에 추가의 공정이 필요 없을 뿐만 아니라, 흡수제와 이산화탄소간의 발열을 효과적으로 제어할 수 있기 때문에 흡수탑의 효율이 증가되어 전체 운전 비용 및 공정의 단순화가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 이산화탄소 분리 회수공정도이다.
도 2는 본 발명에 따라 분리성능이 향상된 흡수탑의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 흡수탑의 평면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이산화탄소 분리 회수공정을 도시한 것으로, 본 발명에 따른 이산화탄소 회수장치는 크게 이산화탄소의 흡수 제거가 이루어지는 흡수탑(2) 및 흡수제의 재생이 이루어지는 탈거탑(4)으로 구성된다.
혼합가스 공급라인(1)은 흡수탑(2)과 연결되어 이산화탄소를 함유하는 혼합가스를 흡수탑(2)에 공급한다.
포화 흡수제 이송라인(3)은 흡수탑(2)에서의 반응으로 이산화탄소로 포화된 흡수제를 탈거탑(4)으로 이송한다.
리보일러(5)는 탈거탑(4)에 설치되어 흡수제의 재생에 필요한 열 에너지를 탈거탑(4)에 공급한다.
재생 흡수제 이송라인(6)은 탈거탑(4)에서 재생된 흡수제를 흡수탑(2)으로 재순환시킨다.
처리가스 배출라인(7)은 흡수탑(2)에서 이산화탄소가 제거된 처리가스를 배출한다.
이산화탄소 배출라인(8)은 탈거탑(4)에서 흡수제로부터 분리된 이산화탄소를 배출한다.
포화 흡수제 이송펌프(9)는 포화 흡수제 이송라인(3)에 설치되어 포화 흡수제 이송에 필요한 동력을 제공한다.
재생 흡수제 이송펌프(10)는 재생 흡수제 이송라인(6)에 설치되어 재생 흡수제 이송에 필요한 동력을 제공한다.
제1열교환기(11)는 재생 흡수제 이송라인(6)에 설치되어 재생 흡수제의 온도를 낮춘다.
제2열교환기(12)는 포화 흡수제 이송라인(3)에 설치되어 포화 흡수제를 예열한다.
미스트 제거기(13)는 흡수탑의 상부에 설치되어 기상의 흡수제를 응축시킨다.
액체 수집부재(14)는 미스트 제거기(13) 하부에 설치되어 응축된 흡수제를 수집한다.
냉각 코일(15)은 액체 수집부재(14)에 설치되어 수집된 흡수제를 냉각시킨다.
흡수제 재순환라인(16)은 일단이 액체 수집부재(15)와 연결되고 다른 일단이 미스트 제거기(13)의 상부에 위치하여, 액체 수집부재(15)에 수집된 흡수제를 흡수탑(2) 상부로 재순환시킨다.
분사노즐(17)은 미스트 제거기(13)의 상부에 있는 흡수제 재순환라인(16)의 말단부에 설치되어 재순환된 흡수제를 흡수탑(2)에 하향 분사한다.
충전층(18)은 흡수탑(2) 내부에 적어도 한 층 이상 설치되어 이산화탄소와 흡수제의 접촉효율을 향상시킨다.
도 2는 본 발명에 따라 분리성능이 향상된 흡수탑의 정면도로서, 냉각코일(15)에는 냉각매체 출입라인(19)이 설치되어 냉각코일(15)에 냉각수와 같은 냉각매체를 공급한다.
도 3은 본 발명에 따른 흡수탑의 평면도로서, 액체 수집부재(14)는 수평방향으로 형성되는 바닥부재(14a) 및 수직방향으로 형성되는 벽부재(14b)로 구성된다. 도 3에서 원형으로 표시된 벽부재(14b)의 안쪽은 기체와 액체가 흡수탑(2)의 수직방향으로 통과하는 통로가 된다.
액체 수집부재(14)의 바닥부재(14a) 및 벽부재(14b) 그리고 흡수탑(2)의 벽에 의해 정의되는 일정한 공간이 형성되고, 이 공간에 미스트 제거기(13)로부터 응축된 흡수제가 떨어져서 저장된다.
액체 수집부재(14)에 수집된 흡수제는 일정 시간 체류하며, 흡수제의 수위가 벽부재(14b)의 높이를 초과하면, 흡수탑(2)의 하부로 흘러 넘치게 된다.
액체 수집부재(14)의 높이, 즉 벽부재(14b)의 높이는 액체 수집부재(14)에 수집되는 흡수제의 양과 흡수제의 체류시간 등을 고려하여 선택될 수 있으며, 바람직하게는 흡수탑(2) 내부에 설치되는 단일 충전층(18) 높이의 1/5 내지 1/3 정도가 적절하다.
냉각 코일(15)은 액체 수집부재(14)에 설치되는데, 흡수제에 항시 잠길 수 있도록 벽부재(14b)의 높이 범위 내에서 위치하게 된다. 냉각 코일(15)은 통상 원형을 이루는 흡수탑(2)과 액체 수집부재(14)에 걸리지 않도록 통상적으로 환형코일 형태를 이루게 된다.
냉각매체 출입라인(19)을 통해 냉각코일(15)에 흐르는 냉각매체로는 냉각수 등을 사용할 수 있다. 냉각매체의 온도는 냉각효율 및 이에 따른 흡수효율을 고려하여 흡수탑(2)의 조업온도보다 같거나 낮은 것이 바람직하며, 구체적으로 30 내지 50℃의 범위가 적합하다.
본 발명에 따른 이산화탄소 분리 회수방법은 (a) 이산화탄소를 함유하는 혼합가스가 흡수탑(2) 하부에 연결된 혼합가스 공급라인(1)을 통해 흡수탑(2) 내부로 투입되는 단계, (b) 혼합가스 및 흡수탑(2)의 상부에서 투입되는 흡수제가 향류 접촉하여 혼합가스 중의 이산화탄소가 선택적으로 흡수제와 반응하는 단계, (c) 이산화탄소가 제거된 가스가 흡수탑(2) 상부에 설치된 미스트 제거기(13)를 통과하는 단계, (d) 미스트 제거기(13)를 통해 액체 수집부재(14)에 모이는 흡수제를 주변에 설치된 냉각 코일(15)로 냉각시킨 후, 흡수탑 외부의 펌프를 이용하여 재순환라인(16)을 통해 흡수탑(2) 상부로 재순환시키는 단계, (e) 흡수탑(2)에서 혼합가스 중의 이산화탄소와 반응한 흡수제가 펌프(9) 및 이송라인(3)을 통해 탈거탑(4)으로 이송되는 단계, (f) 탈거탑(4)의 하부 리보일러(5)에서 생성된 고온의 스팀 또는 열 에너지에 의해 흡수제와 화학적으로 결합한 이산화탄소를 분리하는 단계, (g) 탈거탑(4)에서 이산화탄소와 분리된 흡수제가 흡수탑(2)으로 재순환되는 단계로 이루어진다.
본 발명에서 사용되는 흡수제는 습식 이산화탄소 분리 공정에 적용이 가능한 흡수제로서, 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액, 암모니아수 등을 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 공정은 크게 두 단계로 구분하여 나누어 볼 수 있으며, 단계별 상세 설명은 다음과 같다.
[제1단계: 흡수탑]
이산화탄소가 포함된 혼합가스(배기가스 등)가 냉각장치에 의해 일차로 냉각된 후, 흡수탑(2)에 의해 발생되는 압력강하를 극복하기 위하여 가스 블로어를 통해 흡수탑(2) 하부로 이송된다. 가스 블로어를 통해 이송되는 혼합가스는 공급라인(1)을 통해 흡수탑(2) 내부로 이송된 후, 액상의 흡수제와 반응을 한다. 혼합가스와 흡수제의 반응은 전형적인 흡수탑의 분리 메커니즘에 따라 액상의 흡수제와 기상의 이산화탄소가 향류 접촉하여 이산화탄소와 흡수제가 화학적으로 결합하게 된다. 흡수탑(2)의 운전온도는 20 내지 70℃의 범위가 적합하다.
이후 흡수탑(2)에서 기상과 액상 간에 반응이 끝나고 이산화탄소가 제거된 가스는 흡수탑(2) 상부로 이송된다. 흡수탑(2) 상부에서는 미스트 제거기(13)를 거치면서 기상의 흡수제가 응축되며, 응축된 흡수제는 미스트 제거기(13) 하부에 설치된 액체 수집부재(Liquid Hold-up)(14)에 쌓이게 된다. 액체 수집부재(14)에는 환형 냉각코일(15)을 설치한 후, 냉각코일(15)에 냉각수를 투입하여 액체 수집부재(14)에 모인 흡수제를 냉각시킨다. 액체 수집부재(14)에 모인 흡수제는 흡수탑(2) 외부에 설치된 펌프를 통해 이송된 후, 미스트제거기(13) 상부에 설치된 노즐(17)을 통해 흡수탑(2) 내부로 재순환된다. 액체 수집부재(14)의 높이는 통상 단일 충전층(18)의 1/5 내지 1/3로 하고, 액체 수집부재(14) 하부에 재순환을 위한 라인(16)을 구성한다. 액체 수집부재(14) 내에 설치된 냉각 코일(15)에 투입되는 냉각수의 온도는 20 내지 50℃로 하여, 액체 수집부재(14)에 모인 흡수제의 온도를 떨어뜨려서 기화를 막고, 흡수탑(2) 상부로의 흡수제 재순환을 통해 흡수탑(2)의 온도를 떨어뜨림으로써, 전체 흡수탑(2) 내에서의 흡수효율 향상이 가능하다.
[제2단계: 탈거탑]
탈거탑(4)에서는 화학적으로 결합되어 있는 이산화탄소와 흡수제가 열에너지에 의해 분리됨으로써, 고순도의 이산화탄소가 생성됨과 동시에 흡수제는 재생되어 다시 흡수탑(2)으로 공급된다. 흡수탑(2)에서 이산화탄소와 화학적으로 반응한 이산화탄소 포화 흡수제는 열교환기(12)를 거쳐 예열된 후 탈거탑(4)의 상부로 공급된다. 탈거탑(4)의 상부로 인입된 이산화탄소 포화 흡수제는 탈거탑(4) 하부로 이동하면서, 탈거탑(4) 하부에 설치된 리보일러(5)에서 발생되는 스팀 또는 열에너지에 의하여 이산화탄소가 탈거되고 흡수제는 재생된다.
탈거탑(4) 상부로는 물 성분을 포함한 탈거된 이산화탄소가 냉각기로 이동되며, 여기에서 대부분의 증기는 냉각되어 기체/액체 2상의 유체가 생성된 후, 리플럭스 드럼으로 이송된다. 리플럭스 드럼에서는 이산화탄소와 응축수로 상 분리되며, 이산화탄소는 이산화탄소 회수 및 처리공정으로 이송되어 용도에 따라 저장되거나, 다른 유용한 고부가 화학물질로 전환이 가능하다. 응축수는 리플럭스 드럼을 통하여 다시 탈거탑(4) 상부로 이송되어 탈거탑(4) 상부로 상승하는 기체에 존재하는 부유물을 세정하는 역할을 한다. 리보일러(5)로부터 이송되는 재생된 흡수제는 열교환기(11)를 거쳐 냉각되고, 순환펌프(10)를 통해 흡수탑(2) 상부로 이송된다. 탈거탑(4)의 운전온도는 흡수제의 종류에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 80 내지 140℃ 범위에서 운전이 이루어진다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이로 인해 발명의 범위가 제한되지 않는다.
[실시예 1]
흡수탑(2) 하부의 가스라인(1)을 통해 연소가스를 2.0 ㎥/hr 유량으로 투입하였다. 연소가스의 온도는 연소기에서 나온 후 냉각기를 거치면서 40℃로 조절하였다. 흡수제로는 상용 흡수제인 모노에탄올 아민(30 wt%)을 사용하였고, 흡수제의 순환량은 100 cc/min, 흡수탑(2)에 투입되는 흡수제의 온도는 40℃로 하였다. 흡수탑(2) 상부에 미스트 제거기(13)를 설치하고, 그 하부에 액체 수집부재(14) 및 냉각코일(15)을 설치함으로써, 흡수액과 반응이 끝난 가스가 흡수탑(2) 상부의 미스트 제거기(13)를 통과할 때, 흡수제가 응축되어 액체 수집부재(14)로 떨어지도록 하였다. 액체 수집부재(14) 내에는 냉각 코일(15)을 설치하여 액체 수집부재(14)에 쌓인 흡수제의 온도를 떨어뜨리고, 온도가 낮아진 흡수제는 외부의 펌프를 통해 흡수탑(2) 상부로 재순환되도록 하였다. 냉각코일(15)로 투입되는 냉각수의 온도는 30℃로 운전하였다. 공정 운전 시간은 연속적으로 5시간 운전하였다.
[실시예 2]
액체 수집부재(14) 상에 설치된 냉각 코일(15)로 투입되는 냉각수의 온도가 40℃인 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하다.
[비교예 1]
흡수탑(2) 상부에 본 발명에서 제시하는 액체 수집부재(14) 및 냉각코일(15)이 설치되지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하다.
[시험예]
흡수탑(2)을 통과한 처리가스가 흡수탑(2) 외부에 설치된 수분제거기를 통과하도록 하여, 일정시간 포집되는 수분의 양 및 이산화탄소 제거율을 측정하였다.
표 1은 흡수탑 외부로 배출된 수분의 양 및 이산화탄소 제거율을 비교한 것이다.
구분 흡수탑 내부에 액체수집재 및 냉각코일 설치여부 흡수탑 외부 수분제거기에 포집된 수분량(5시간 운전후)(mL) 흡수탑에서의 이산화탄소 제거율(%)
실시예 1 설치 4 93
실시예 2 설치 15 92
비교예 1 미설치 120 90
분석 결과, 실시예 1 내지 2의 경우 비교예 1과 비교하여 흡수탑 외부 수분제거기에 포함된 수분량이 크게 적은 것을 확인할 수 있으며, 또한 투입되는 냉각수의 온도가 낮아질수록 포집되는 수분량이 작아짐을 확인할 수 있다.
또한 흡수탑에서의 이산화탄소 제거율 분석 결과, 실시예처럼 흡수탑 내부 액체수집부재 및 냉각코일이 설치되어 흡수탑 내에서의 온도가 낮아진 경우, 이산화탄소 제거율이 향상됨을 확인할 수 있는데, 이는 흡수탑 내에서의 온도 저하로 기체의 활동도가 떨어지기 때문이다.
본 발명은 혼합가스 중의 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 공정에 관한 것으로, 특히 흡수탑 상부에 액체수집부재 및 냉각코일을 설치함으로써, 흡수탑 상부로 이산화탄소가 제거된 가스가 배출될 때, 포화증기 형태로 외부로 배출되는 흡수제의 손실을 줄이고, 발열반응에 의한 흡수탑의 온도 상승을 억제하여 흡수효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이산화탄소 분리 회수공정에서는 흡수탑에서 배출되는 가스 중에 포함된 수분을 제거하기 위하여, 흡수탑 이후에 추가의 수분제거기 및 보조 펌프 등의 장치가 필요 없기 때문에, 기존 공정 대비 공정이 단순하고 장시간 운전에 따른 흡수액의 손실을 줄일 수 있어서 전체 운전 비용 절감이 가능하다.
온실가스 저감과 관련하여 가장 활발히 연구가 진행되는 분야는 온실가스 대규모 배출원인 발전소에서의 배출 저감을 위한 연구이며, 해당 기술의 실증에 가장 근접한 기술로 평가되는 것이 아민 계열의 흡수제를 이용한 흡수법이다. 아민 계열의 흡수법에 관한 연구는 특히 경제성 향상에 초점이 맞추어 진행 중에 있는데, 본 발명에서 제시하는 기술은 기존 공정 대비 공정이 단순하고 장시간 운전에 따른 흡수액의 손실을 줄일 수 있기 때문에, 해당 공정의 경제성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명에 따르면, 혼합가스 중의 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 2단 흡수/탈거 공정에 있어서, 흡수탑에서 배출되는 가스 중에 포함된 수분을 제거하기 위하여 흡수탑 이후에 추가의 공정이 필요 없을 뿐만 아니라, 흡수제와 이산화탄소간의 발열을 효과적으로 제어할 수 있기 때문에, 흡수탑의 효율이 증가되어 전체 운전 비용 및 공정의 단순화가 가능하다.
본 발명 기술은 아민계, 아미노삼염, 무기염계 용액, 암모니아수 등의 습식 흡수제를 사용하는 기존의 2단 흡수/탈거 이산화탄소 분리 회수 공정에 바로 적용이 가능한 기술로서, 기술의 적용이 용이하고 공정의 운전 비용 절감과 설비의 소형화 등 경제성 향상이 가능하므로 파급효과가 크다고 할 수 있다.
흡수법에서 주 연구방향은 흡수제 성능 향상과 경제성을 향상시킬 수 있는 공정 개선의 두 방향으로 연구가 진행 중에 있는데, 본 발명에서 제시하는 바와 같은 경제성 향상 방법에 관한 수요는 기존 공정에 적용이 용이하며 그 효과가 뛰어나므로, 향후 기술에 대한 수요는 급격히 증가될 것이다.
대표적 온실가스인 이산화탄소는 기후변화협약에 의거 세계적으로 곧 배출 규제가 되어 관리가 필요하게 되므로, 화력발전소에서 배출되는 온실가스인 이산화탄소 분리기술은 현재는 물론 향후 50년 이상 활용될 것이다. 따라서 본 발명에서 제시하고 있는 경제성이 향상된 이산화탄소 분리 공정 기술은 앞으로 성장가능성이 매우 크다고 할 수 있다.
습식 이산화탄소 분리공정에서 경제성 향상과 관련한 연구들은 주로 탈거탑에서의 에너지 저감에 초점이 맞추어지고 있다. 이에 비해 본 발명에서 제시하는 방법은 종래 공정 중의 흡수탑에 간단한 형태의 수분제거기를 설치함으로써 전체 공정을 단순화하고 흡수제의 손실을 최소화할 수 있다. 또한 해당 기술은 간단한 변경만으로도 기존의 습식 이산화탄소 분리 공정에 쉽게 적용이 가능하므로, 발명 기술의 적용 시 해당 공정의 경제성이 향상될 것으로 기대된다.
1: 혼합가스 공급라인
2: 흡수탑
3: 포화 흡수제 이송라인
4: 탈거탑
5: 리보일러
6: 재생 흡수제 이송라인
7: 처리가스 배출라인
8: 이산화탄소 배출라인
9: 포화 흡수제 이송펌프
10: 재생 흡수제 이송펌프
11, 12: 열교환기
13: 미스트 제거기
14: 액체 수집부재
15: 냉각 코일
16: 흡수제 재순환라인
17: 분사노즐
18: 충전층
19: 냉각매체 출입라인

Claims (10)

  1. 흡수탑의 상부에 설치되어 기상의 흡수제를 응축시키는 미스트 제거기;
    미스트 제거기 하부에 설치되어 응축된 흡수제를 수집하고, 수평방향으로 형성되는 바닥부재 및 흡수탑의 벽과 이격되어 수직방향으로 형성되는 벽부재를 구비하는 액체 수집부재;
    액체 수집부재에 벽부재의 높이 범위 내에서 설치되어 수집된 흡수제를 냉각시키는 냉각 코일;
    미스트 제거기 상부에 설치되는 분사노즐; 및
    액체 수집부재와 분사노즐을 연결하여 수집된 흡수제를 재순환시키는 재순환 라인을 포함하며,
    액체 수집부재의 벽부재의 높이는 흡수탑에 설치되는 단일 충전층 높이의 1/5 내지 1/3인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    냉각 코일에 흐르는 냉각 매체의 온도는 30 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
  5. 제1항에 있어서,
    흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액 또는 암모니아수 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
  6. 제1항의 이산화탄소 회수장치를 이용하고,
    (a) 이산화탄소를 포함하는 혼합가스 및 흡수제를 흡수탑에서 향류 접촉시켜 혼합가스 중의 이산화탄소를 흡수제에 흡수시키는 단계;
    (b) 흡수탑 상부에 설치된 미스트 제거기를 통과하여 응축된 흡수제를 미스트 제거기 하부에 설치된 액체 수집부재에 수집하는 단계;
    (c) 액체 수집부재에 설치된 냉각 코일로 수집된 흡수제를 냉각시키는 단계; 및
    (d) 냉각된 흡수제를 액체 수집부재로부터 미스트 제거기 상부로 재순환시키는 단계를 포함하는 이산화탄소 회수방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    (e) 이산화탄소로 포화된 흡수제를 탈거탑에서 재생한 후 흡수탑으로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는 이산화탄소 회수방법.
  9. 제6항에 있어서,
    냉각 코일에 흐르는 냉각 매체의 온도는 30 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수방법.
  10. 제6항에 있어서,
    흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액 또는 암모니아수 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수방법.
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