KR101795466B1 - Gas treating method and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스 처리 방법 및 가스 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적으로 처리 가스를 정제시킬 수 있고, 정제 과정에서 생산되는 황화수소나트륨 생산량을 증가시킬 수 있는 가스 처리 방법 및 가스 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas treatment method and a gas treatment apparatus, and more particularly, to a gas treatment method and a gas treatment apparatus capable of continuously purifying a process gas and increasing the production amount of sodium hydrogen sulfide produced in the purification process will be.
일반적으로 코크스 오븐에서 석탄을 건류하여 코크스를 생산하는 경우, 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas; COG)에는 여러 가지 성분들이 함유되어 있는데, 이중이산화탄소, 황화수소, 암모니아, 시안화수소 등과 같은 산성 가스는 가스 배관을 부식시키거나, 폐색의 원인이 된다. 그리고, 코크스 오븐 가스가 연료로 사용되는 경우, 공해를 유발하기 때문에, 산성 가스를 일정 농도 이하로 낮추어 사용하게 된다.Coke oven gas (COG) generally contains various components such as carbon dioxide, hydrogen sulfide, ammonia, hydrogen cyanide, and the like, which are supplied to the gas piping Which may cause corrosion or clogging. When the coke oven gas is used as the fuel, it causes pollution, so the acid gas is used at a certain concentration or lower.
특히, 황화수소는 황산물에 의한 대기 오염 및 악취 유발이 심한 물질로서, 황화수소 포집탑에 암모니아를 공급하여, 암모니아에 황화수소를 흡수시킴으로써, 산성 가스 중 황화 수소를 분리, 제거하고 있다.In particular, hydrogen sulfide is a material that is highly corrosive to air pollution and odors caused by sulfuric acid water. The hydrogen sulfide in the acidic gas is separated and removed by supplying ammonia to the hydrogen sulfide absorption tower and absorbing hydrogen sulfide in the ammonia.
그런데, 산성 가스에 포함되어 있는 이산화탄소는 황화수소 포집탑에서 황화수소의 포집을 저해하는 원인이 된다. 즉, 황화수소가 암모니아에 흡수될 때, 이산화탄소도 같이 흡수됨에 따라, 황화수소의 포집율이 감소하게 된다.However, the carbon dioxide contained in the acid gas causes the hydrogen sulfide absorption tower to obstruct the collection of hydrogen sulfide. That is, when hydrogen sulfide is absorbed by ammonia, the absorption rate of hydrogen sulfide decreases as carbon dioxide is also absorbed.
이에, 이산화탄소의 분리가 선행되어야 하며, 이는 CCUS(Carbon Capture, Utilization, and storage) 개발 기술을 통해 각 공정 별 특성에 맞는 기술을 활발히 개발 중이나, 이는 미량의 황화수소가 포함된 조건에서는 이산화탄소 제거가 용이하나, 고농도의 황화수소가 포함된 경우, 이산화탄소 제거가 용이하지 않은 문제가 있다.Therefore, it is necessary to separate carbon dioxide, which is actively developing technologies that meet the characteristics of each process through the development of CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Storage) technology. However, it is easy to remove carbon dioxide under the condition of a small amount of hydrogen sulfide However, when hydrogen sulfide is contained at a high concentration, it is difficult to remove carbon dioxide.
본 발명은 중단 없이 연속적으로 처리 가스를 정제시킬 수 있는 가스 처리 방법 및 가스 처리 장치를 제공한다.The present invention provides a gas processing method and a gas processing apparatus capable of continuously purifying a process gas without interruption.
본 발명은 처리 가스의 정제 처리 중에 생성되는 황화수소나트륨의 생산량을 증대시킬 수 있는 가스 처리 방법 및 가스 처리 장치를 제공한다.The present invention provides a gas treatment method and a gas treatment apparatus capable of increasing the production amount of sodium hydrogen sulfide produced during purification treatment of a process gas.
본 발명에 따른 가스 처리 방법은 처리 가스와 암모니아 가스가 혼합된 혼합 가스를 이산화탄소 포집기로 공급하여, 상기 혼합 가스를 냉각시켜 상기 이산화탄소가 포집된 탄산암모늄염을 생성함으로써, 상기 처리 가스로부터 상기 이산화탄소를 분리하는 과정 및 상기 이산화탄소가 분리되어 상기 이산화탄소 포집기로부터 배출된 처리 가스로부터 황화수소를 포집하여, 상기 황화수소와 암모니아를 분리하고, 황화수소나트륨을 생성하는 과정;을 포함한다.The method of treating a gas according to the present invention is a method of treating a gas by supplying a mixed gas in which a process gas and an ammonia gas are mixed to a carbon dioxide sorter to cool the gas mixture to generate carbonic acid ammonium salt trapped with the carbon dioxide, And collecting the hydrogen sulfide from the process gas discharged from the carbon dioxide sorter by separating the carbon dioxide, separating the hydrogen sulfide and the ammonia, and generating sodium hydrogen sulfide.
상기 이산화탄소 포집기에서 상기 탄산암모늄염을 용융시키는 과정; 용융된 상기 탄산암모늄을 염 분해기로 공급하여, 용융된 상기 탄산암모늄염을 가열하여 가스 상태로 분해하는 과정; 및 상기 가스 분해기로부터 제공된 가스 중 암모니아와 세정수를 반응시켜, 상기 세정수에 암모니아를 흡수시킴으로써, 상기 이산화탄소와 암모니아를 분리하는 과정;을 포함한다.Melting the ammonium carbonate salt in the carbon dioxide collector; Supplying the molten ammonium carbonate to a salt decomposer, and heating the molten ammonium carbonate salt to decompose the molten ammonium carbonate into a gaseous state; And separating the carbon dioxide and the ammonia by reacting the ammonia in the gas provided from the gas decomposer with the washing water to absorb the ammonia into the washing water.
상기 황화수소를 포집하는 과정 전에, 상기 이산화탄소가 분리되어 상기 이산화탄소 포집기로부터 배출된 처리 가스로부터 시안화수소를 포집하여, 상기 시안화수소를 분리하는 과정을 포함한다.And separating the hydrogen cyanide from the process gas discharged from the carbon dioxide collector before the capturing of the hydrogen sulfide.
상기 이산화탄소와 분리된 암모니아를 상기 처리 가스와 혼합하는 암모니아 가스로 재 사용한다.The ammonia separated from the carbon dioxide is reused as an ammonia gas to be mixed with the process gas.
상기 혼합 가스를 냉각시키는데 있어서, 상기 혼합 가스를 60℃ 이하의 온도로 간접 냉각시킨다.In cooling the mixed gas, the mixed gas is indirectly cooled to a temperature of 60 ° C or lower.
상기 탄산암모늄을 가열하여 용융시키는데 있어서, 상기 이산화탄소 포집기를 가열하고 수분을 투입한다.In heating and melting the ammonium carbonate, the carbon dioxide collector is heated and water is added.
상기 염 분해기에서 상기 탄산암모늄염을 가열하여 가스 상태로 분해하는 과정에 있어서, 스팀(steam)을 이용한 열교환 방법을 이용한다.In the process of decomposing the ammonium carbonate salt in the salt decomposer into a gaseous state, a heat exchange method using steam is used.
상기 이산화탄소 포집기는 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 이산화탄소 포집기에서, 상기 탄산암모늄의 생성 과정, 생성된 상기 탄산암모늄의 용융 과정이 엇갈리게 교대로 실시된다.The plurality of carbon dioxide collecting units are provided, and in the plurality of carbon dioxide collecting units, the generation process of the ammonium carbonate and the melting process of the produced carbonic acid are alternately performed.
상기 복수개의 이산화탄소 포집기에 상기 혼합 가스를 교대로 공급하여, 상기 복수의 이산화탄소 포집기를 통해 연속적으로 상기 혼합 가스를 처리한다.The mixed gas is alternately supplied to the plurality of carbon dioxide sorters, and the mixed gas is continuously treated through the plurality of carbon dioxide sorters.
상기 복수의 이산화탄소 포집기 각각에서는, 상기 이산화탄소 포집기를 냉각시켜, 상기 탄산암모늄 생성을 위한 염 생성 준비 과정; 냉각된 상기 이산화탄소 포집기에 상기 혼합 가스를 공급하여 냉각시킴으로써, 상기 탄산암모늄염을 생성하는 염 생성 과정; 상기 탄산암모늄염 과정에서 과정에서 부생된 응축수와, 상기 이산화탄소가 분리된 처리 가스를 상기 이산화탄소 포집기 외부로 배출시키는 응축수 및 처리 가스 배출 과정; 상기 이산화탄소 포집기 내 탄산암모늄을 가열하여 용융시키는 염 용융 과정; 및 용융된 상기 탄산암모늄을 상기 염 분해기로 배출시키는 염 배출 과정;을 포함하는 공정이 순차적으로 실시되며, 상기 복수의 이산화탄소 포집기 중 적어도 하나는 다른 이산화탄소 포집기와 동일 시점에 염 생성 과정, 응축수 및 처리 가스 배출 과정, 염 용융 과정, 염 배출 과정, 염 생성 준비 과정 중 다른 과정이 수행된다.In each of the plurality of carbon dioxide sorters, the carbon dioxide sorter is cooled to prepare a salt for ammonium carbonate formation; A salt producing process for producing the ammonium carbonate salt by supplying the mixed gas to the cooled carbon dioxide collector and cooling it; A condensed water produced in the course of the ammonium carbonate salt process and a process gas discharge process for discharging the process gas from which the carbon dioxide is separated to the outside of the carbon dioxide collector; A salt melting process for heating and melting ammonium carbonate in the carbon dioxide collector; And a salt discharging step of discharging the molten ammonium carbonate to the salt decomposer, wherein at least one of the plurality of carbon dioxide trappers is subjected to a salt formation process, a condensate and a treatment Other processes are performed during the gas discharge process, salt melt process, salt discharge process, and salt production preparation process.
상기 복수의 이산화탄소 포집기는 각기 다른 과정을 수행한다.The plurality of carbon dioxide collectors perform different processes.
상기 복수의 이산화탄소 포집기 중 적어도 하나는 다른 복수의 이산화탄소 포집기와 다른 과정을 수행하고, 상기 다른 복수의 이산화탄소 포집기는 동일한 과정을 수행한다.At least one of the plurality of carbon dioxide sorters performs a different process than the other plurality of carbon dioxide sorters, and the other plurality of carbon dioxide sorters performs the same process.
처리 가스와 암모니아 가스가 혼합된 혼합 가스를 냉각시켜, 상기 처리 가스로 중 이산화탄소를 포집시켜 탄산암모늄염을 생성함으로써, 상기 처리 가스로부터 상기 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 포집기; 및 상기 이산화탄소가 분리되어 상기 이산화탄소 포집기에서 배출된 처리 가스로부터 황화수소를 포집하여 황화수소나트륨을 생성하는 황화수소 포집기;를 포함한다.A carbon dioxide collector for separating the carbon dioxide from the process gas by cooling a mixed gas obtained by mixing a process gas and an ammonia gas to collect carbon dioxide in the process gas to produce an ammonium carbonate salt; And a hydrogen sulfide sorter for collecting hydrogen sulfide from the process gas discharged from the carbon dioxide sorter by separating the carbon dioxide to produce sodium hydrogen sulfide.
상기 이산화탄소 포집기는 생성된 상기 탄산암모늄염을 용융시킨다.The carbon dioxide sorbent melts the produced ammonium carbonate salt.
상기 이산화탄소 포집기로부터 용융된 탄산암모늄을 제공받아, 상기 탄산암모늄염을 가열하여 가스 상태로 분해하는 염 분해기; 상기 염 분해기에서 생성된 가스와 세정수를 반응시켜, 상기 세정수에 암모니아를 흡수시킴으로써, 이산화탄소와 암모니아를 분리하는 암모니아 세정탑;을 포함한다.A salt decomposer which receives molten ammonium carbonate from the carbon dioxide sorter and decomposes the ammonium carbonate salt into a gaseous state by heating; And an ammonia scrubbing tower for separating carbon dioxide and ammonia by reacting the gas produced in the salt decomposer with the cleansing water to absorb the ammonia in the cleansing water.
상기 이산화탄소가 분리된 처리 가스가 상기 황화수소 포집기로 이송되기 전에, 상기 이산화탄소가 분리된 처리 가스로부터 시안화수소를 분리하는 시안화수소 포집기를 포함한다.And a cyanide hydrogen collector for separating the hydrogen cyanide from the separated process gas before the carbon dioxide separated process gas is transferred to the hydrogen sulfide collector.
상기 이산화탄소 포집기가 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 이산화탄소 포집기 각각에서 복수의 과정이 진행되며, 일 이산화탄소 포집기에서 상기 복수의 과정 중, 일 과정이 실시되는 동안, 다른 일 이산화탄소 포집기에서 상기 복수의 과정 중, 다른 일 과정이 실시된다.A plurality of carbon dioxide collectors are provided, a plurality of processes are performed in each of the plurality of carbon dioxide collectors, and during one of the plurality of processes in one carbon dioxide collector, , Another work process is carried out.
상기 복수의 이산화탄소 포집기는, 상기 탄산암모늄의 생성 과정, 생성된 상기 탄산암모늄의 용융 과정이 엇갈리게 교대로 실시되도록 운영된다.The plurality of carbon dioxide collectors are operated such that the generation process of the ammonium carbonate and the melting process of the generated carbonic acid are alternately performed.
상기 복수의 이산화탄소 포집기는 동일 시점에 염 생성 과정, 응축수 및 처리 가스 배출 과정, 염 용융 과정, 염 배출 과정, 염 생성 준비 과정 중 각기 다른 과정이 수행된다.At the same time, the plurality of carbon dioxide collectors perform different processes such as a salt production process, a condensed water and a process gas discharge process, a salt melt process, a salt discharge process, and a salt production preparation process.
상기 염 분해기는 상기 복수의 이산화탄소 포집기로부터 용융된 탄산암모늄염을 교대로 제공받아 가스화된다.The salt decomposer is gasified by alternately supplying the ammonium carbonate salt melted from the plurality of carbon dioxide sorters.
본 발명의 실시형태에 따른 가스 처리 장치는 황화수소 포집 전에 이산화탄소를 선택적으로 포집함으로써, 황화수소 포집율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 생산되는 황화수소나트륨의 품질을 향상시킬 수 있다.The gas treatment apparatus according to the embodiment of the present invention can selectively collect carbon dioxide before hydrogen sulfide capture, thereby improving the hydrogen sulfide capture rate and improving the quality of the produced sodium hydrogen sulfide.
그리고, 본 발명의 실시형태에 따른 가스 처리 장치에 의하면, 복수의 이산화탄소 포집기를 포함하며, 복수의 이산화탄소 포집기를 동작시키는데 있어서, 탄산암모늄의 생성 과정, 생성된 상기 탄산암모늄의 용융 과정이 엇갈리게 교대로 실시되도록 한다. 이에, 처리 가스를 이산화탄소 포집기로 공급하여, 이산화탄소를 포집하는 공정이 중단없이 연속적으로 실시될 수 있다. 따라서, 많은 양의 처리 가스를 짧은 시간에 정제 처리할 수 있고, 황화수소나트륨의 생산량을 증대시킬 수 있다.The gas processing apparatus according to the embodiment of the present invention includes a plurality of carbon dioxide collectors, and in the operation of a plurality of carbon dioxide collectors, the process of producing ammonium carbonate and the process of melting the produced carbonic acid are alternately . Therefore, the process gas can be supplied to the carbon dioxide sorter, and the process of collecting the carbon dioxide can be continuously performed without interruption. Therefore, a large amount of the processing gas can be purified in a short time, and the production amount of sodium hydrogen sulfide can be increased.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 장치를 개념적으로 도시한 블록도
도 2는 복수의 이산화탄소 포집기의 동작을 예시한 도면1 is a block diagram conceptually showing a gas processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram illustrating the operation of a plurality of carbon dioxide sorters;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명은 이산화탄소, 황화수소, 암모니아 등의 산성 가스가 함유된 가스(처리 대상물)로부터 대기오염 및 악취를 발생시키는 황화수소를 분리 또는 제거하여 정제시키는 가스 처리 장치 및 가스 처리 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 이산화탄소, 황화수소, 암모니아를 포함하는 산성의 처리 가스로부터 황화수소를 분리하는데 있어서, 황화 수소의 분리 또는 제거율을 높이고, 이때 부생되는 산물인 황화수소나트륨의 품질 및 생산율을 향상시키는 가스 처리 장치 및 가스 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas processing apparatus and a gas processing method for separating or purifying hydrogen sulfide which generates air pollution and odor from a gas (object to be treated) containing an acid gas such as carbon dioxide, hydrogen sulfide and ammonia. More specifically, the present invention relates to a gas processing apparatus and method for separating hydrogen sulfide from an acidic process gas containing carbon dioxide, hydrogen sulfide, and ammonia, which improves separation and removal efficiency of hydrogen sulfide and improves the quality and productivity of sodium hydrogen sulfide, And a gas treatment method.
여기서, 이산화탄소, 황화수소, 암모니아 등의 산성 가스가 함유된 처리 가스는, 코크스 오븐에서 석탄을 건류시켜 코크스를 제조하는 과정 중에 발생되는 코크스 오븐 가스이거나, 탈황 공정에서 발생된 배 가스일 수 있다.Here, the process gas containing an acidic gas such as carbon dioxide, hydrogen sulfide, ammonia, etc. may be a coke oven gas generated during the process of producing coke by carburizing coal in a coke oven, or may be an exhaust gas generated in a desulfurization process.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 장치에 대해 설명한다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 장치에 의해 처리 또는 정제하고자 하는 가스를 '처리 가스'로 명명한다. 그리고, 처리 가스는 적어도 이산화탄소, 황화수소, 암모니아 등이 포함된 산성 가스이다.Hereinafter, a gas processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig. Hereinafter, the gas to be treated or purified by the gas processing apparatus according to the embodiment of the present invention is referred to as a 'process gas'. The process gas is an acidic gas containing at least carbon dioxide, hydrogen sulfide, ammonia, and the like.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 장치를 개념적으로 도시한 블록도이다. 도 2는 복수의 이산화탄소 포집기의 동작을 예시한 도면이다.1 is a block diagram conceptually showing a gas processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram illustrating the operation of a plurality of carbon dioxide collectors.
본 발명의 실시예에 따른 처리 가스 장치는 그 동작에 의해 황화수소나트륨을 생산하므로, 황화수소나트륨 제조 장치로도 명명될 수 있다.Since the process gas apparatus according to the embodiment of the present invention produces sodium hydrogen sulfide by its operation, it can also be referred to as an apparatus for producing sodium hydrogen sulfide.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 장치는, 정제 대상물인 처리 가스와, 암모니아 가스(NH3 gas), 스팀(steam)을 혼합하는 가스 혼합기(100)와, 처리 가스, 암모니아 가스 및 스팀이 혼합된 혼합 가스를 냉각시켜, 이산화탄소를 분리하며, 이산화탄소 분리를 교대로 실시하는 이산화탄소 포집기(200)와, 이산화탄소 포집기(200)로부터 이산화탄소가 포집된 염을 전달받아 가스(gas)화시킴으로써, 상기 염을 분해하는 염 분해기(410)와, 상기 염 분해기(410)에서 전달받은 가스 상태의 생성물로부터 암모니아를 흡수시켜, 이산화탄소와 암모니아를 분리하는 암모니아 세정탑(420)과, 암모니아 세정탑(420)의 생성물인 암모니아수를 포집하는 암모니아 포집기(500)를 포함한다. 또한, 복수의 이산화탄소 포집기(200)에서 이산화탄소가 제거된 처리 가스로부터 황화수소를 포집하는 황화수소 포집기(320), 황화수소가 제거된 처리 가스로부터 암모니아를 포집하는 암모니아 포집기를 포함한다.Referring to FIG. 1, a gas processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
그리고, 이산화탄소 포집기(200)에서 이산화탄소가 제거된 처리 가스를 황화수소 포집기(320)로 전달하기 전에, 상기 이산화탄소가 제거된 처리 가스로부터 시안화수소를 분리하고, 이를 황화수소 포집기(320)로 전달하는 시안화수소 포집기(310)를 포함할 수 있다.Before transferring the process gas from which carbon dioxide has been removed in the carbon dioxide sorter 200 to the
가스 혼합기(100)에서는 산성 가스인 처리 가스와, 암모니아 가스를 혼합하는데, 이때, 처리 가스와 암모니아 가스의 효과적인 반응을 위해 고온의 스팀(steam)을 추가로 더 혼합한다. 물론, 처리 가스가 자체적으로 수분을 함유하고 있다면, 스팀을 추가로 더 혼합할 필요는 없다. 그리고 암모니아 가스는 처리 가스 중 황화수소 제거 전에 먼저 제거하고자 하는 이산화탄소의 양에 따라 달라지는데, 제고하고자 하는 이산화탄소와 암모니아 가스의 몰비가 1 : 2(이산화탄소 : 암모니아 = 1 : 2) 이상이 되도록 혼합한다.In the
이산화탄소 포집기(200)에서는 처리 가스와 암모니아 가스가 혼합된 혼합 가스를 냉각시켜, 혼합 가스 중 이산화탄소와 암모니아 간의 반응을 유도하여 탄산암모늄염을 생성시킴으로써, 이산화탄소가 포함된 염(탄산암모늄염)과 그외의 물질인 황화수소, 암모니아, 시안화수소 등을 포함하는 처리 가스로 분리시킨다. 즉, 처리 가스로부터 황화수소, 암모니아, 시안화수소는 최대한 포집하지 않고, 이산화탄소만을 선택적으로 포집하여 분리한다.In the carbon dioxide sorter 200, a mixed gas in which a process gas and an ammonia gas are mixed is cooled to induce a reaction between carbon dioxide and ammonia in the mixed gas to generate an ammonium carbonate salt, whereby a salt containing carbon dioxide (ammonium carbonate salt) Hydrogen sulfide, ammonia, hydrogen cyanide, and the like. That is, hydrogen sulfide, ammonia, and hydrogen cyanide are not captured as much as possible from the process gas, but only carbon dioxide is selectively captured and separated.
이렇게 이산화탄소 포집기(200)에서 혼합 가스를 냉각시키는데 있어서, 실시예에서는 이산화탄소 포집기(200)를 60℃ 이하, 보다 바람직하게는 50℃ 이하가 되도록 처리한다. 이는, 60℃ 이하의 온도에서 이산화탄소와 암모니아 간의 반응이 이루어져, 탄산암모늄염이 생성되기 때문이다. 그리고, 이산화탄소 포집기(200)가 과냉각되는 경우, 목적 성분인 이산화탄소 외에 다른 가스(황화가스 또는 암모니아 가스)가 함께 응축되어 동반 분리, 제거될 수 있기 때문이다.To cool the mixed gas in the carbon dioxide sorter 200, the carbon dioxide sorter 200 is treated at 60 ° C or lower, more preferably at 50 ° C or lower. This is because the reaction between carbon dioxide and ammonia occurs at a temperature of 60 占 폚 or lower, and an ammonium carbonate salt is produced. When the carbon dioxide sorter 200 is overcooled, other gases (sulfur gas or ammonia gas) besides carbon dioxide which is a target component are condensed together and can be separated and removed together.
그리고, 실시예에서는 이산화탄소 포집기(200)를 60℃ 이하로 냉각시키는데 있어서, 냉각수를 이용한 간접 냉각 방식을 이용하여 이산화탄소 포집기(200)의 온도를 60℃로 조절한다.In the embodiment, the temperature of the carbon dioxide sorter 200 is adjusted to 60 ° C by indirect cooling using the cooling water to cool the carbon dioxide sorter 200 to 60 ° C or less.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 이산화탄소 포집기(200) 내부로 공급된 처리 가스인 혼합 가스를 직접 냉각이 아닌 간접적인 방법으로 냉각시킨다. 이는, 이산화탄소 포집기(200) 내부로 냉각수를 공급하여 혼합 가스와 냉각수를 직접적으로 접촉시켜 냉각시키는 경우, 이산화탄소 외 다른 가스(황화가스 또는 암모니아 가스)의 용해로 인해, 이산화탄소가 염에 응축되는 또는 분리 효율이 저하되고, 부생되는 생성 용액의 처리 공정이 수반되기 때문에, 간접 냉각 방식이 효율적이다.As described above, in the embodiment of the present invention, the mixed gas, which is the processing gas supplied into the carbon dioxide sorter 200, is cooled indirectly rather than directly. This is because, when cooling water is supplied into the carbon dioxide sorter 200 to cool the mixed gas and the cooling water in direct contact with each other, the carbon dioxide is condensed in the salt or the separation efficiency And the indirect cooling is efficient because the process of producing the by-product solution is accompanied.
이산화탄소 포집기(200)에서 탄산암모늄염이 생성되면, 탄산암모늄염을 제외한 처리 가스(황화수소, 암모니아, 시안화수소 함유)는 후속 처리 설비 즉, 시안화수소 포집기 또는 황화수소 포집기로 이동된다.When the ammonium carbonate salt is produced in the carbon dioxide sorter 200, the process gases (including hydrogen sulfide, ammonia, and hydrogen cyanide) other than the ammonium carbonate salt are transferred to the subsequent treatment facility, that is, the hydrogen cyanide hydrogen sorbent or the hydrogen sulfide sorbent.
그리고, 이산화탄소 포집기(200)에서는 이동하지 않고 그 내부에 잔류하고 있는 탄산암모늄염을 용해 또는 용융시킨다. 탄산암모늄염은 수분 또는 열에 의해 쉽게 용해되어 분해되는 특성이 있다. 이에, 실시예에서는 수분 및 열을 모두 포함하는 스팀(steam)을 이용하여 탄산암모늄염을 용해시켜, 슬러리화한다.In the carbon dioxide sorter 200, the carbonic acid ammonium salt remaining in the carbon dioxide sorbent 200 does not move but dissolves or melts. The ammonium carbonate salt is easily dissolved and decomposed by moisture or heat. Accordingly, in the embodiment, the ammonium carbonate salt is dissolved by using steam containing both water and heat to make slurry.
염 분해기(410)는 이산화탄소 포집기(200)의 생성물인 슬러리 상태의 탄산암모늄염 가열하여 가스화 함으로써 분해한다. 즉, 염 분해기(410)에서는 탄산암모늄염을 가열하여 기체 상으로 분해를 진행한다. 실시예에 따른 염 분해기는 90℃ 이상의 스팀(steam)과 탄산암모늄 간의 열교환 작용을 통해 슬러리 상태의 탄산암모늄을 기체화 또는 가스화함으로써 분해한다. 이때, 염 분해기(410)에서의 생성물인 가스에는 이산화탄소와, 이산화탄소 포집기(200) 외부로 이동하지 빠져나가지 못하고 탄산암모늄에 잔류하고 있던 암모니아 가스가 일부 포함되어 있을 수 있다. 이에, 염 분해기(410)에서의 가열을 통해 탄산암모늄염이 이산화탄소 가스, 암모니아 및 수분으로 분해된다.The
암모니아 세정탑(420)은 염 분해기(410)로부터 전달된 이산화탄소 및 암모니아 가스 중, 상기 암모니아를 별도로 공급된 세정수에 흡수시켜, 이산화탄소와 암모니아를 분리한다. 암모니아가 세정수에 흡수되면, 상기 세정수는 암모니아수가 되고, 이렇게 암모니아와 분리된 이산화탄소는 암모니아 세정탑(420) 상측을 통해 외부로 배출된다.The
실시예에 따른 암모니아 세정탑(420)에서는 세정수로 물을 사용하나, 이에 한정되지 않고, 가스에 접촉되어, 상기 가스에 함유된 암모니아를 흡수 및 제거하기 용이한 다른 용액이 포함된 세정수를 사용할 수 있다.In the
암모니아 포집기(500)에서는 암모니아수에 열을 가하여 세정수와 암모니아 가스로 분리하고, 암모니아 포집기(500)에서 생성된 암모니아 가스는 회수되어 가스 혼합기로 공급되어, 처리 가스와 혼합되는 가스로 재사용한다.In the
이렇게, 탄산암모늄으로부터 이산화탄소, 암모니아를 분리하는 동안, 탄산암모늄염을 제외한 처리 가스(황화수소, 암모니아, 시안화수소 함유)는 후속 처리 설비 즉, 시안화수소 포집기(310) 또는 황화수소 포집기(320)로 이동된다.Thus, while separating carbon dioxide and ammonia from the ammonium carbonate, the processing gases (including hydrogen sulfide, ammonia, and hydrogen cyanide) except the ammonium carbonate salt are transferred to the subsequent treatment facility, that is, the
시안화수소 포집기(310)에서는 이산화탄소 포집기로부터 전달된 처리 가스로부터 시안화수소를 포집하는데, 시안화수소 포집기(310)로 황(S)을 투입하여, 상기 시안화수소와 황(S)과의 반응을 통해 티오시안산암모늄염(NH4SCN)이 된다. 즉, 시안화수소가 고체 상태의 티오시안산암모늄염(NH4SCN)에 포집되며, 이에 따라 반응하지 않은 황화수소와 시안화수소가 분리된다.The hydrogen
시안화수소가 포집되어 있는 티오시안산암모늄염(NH4SCN)은 시안화수소 포집기(310)에 고정 또는 잔류되고, 황화수소와 암모니아는 후속 공정인 황화수소 포집기(320)로 이동된다.The ammonium thiocyanate (NH 4 SCN) in which hydrogen cyanide is captured is fixed or remained in the
한편, 처리 가스 중 시안화수소가 생산물인 황화수소나트륨의 품질에 영향을 미치지 않을 만큼 미량으로 함유되어 있는 경우, 시안화수소 포집 단계는 생략될 수 있다.On the other hand, when the hydrogen cyanide in the process gas is contained in a trace amount so as not to affect the quality of the product, sodium hydrogen sulfide, the hydrogen cyanide capture step may be omitted.
황화수소 포집기(320)에서는 황화수소를 황화수소나트륨화하여, 황화수소와 암모니아를 분리하며, 이러한 과정에서 황화수소나트륨이 생산된다. 이를 위해, 황화수소 포집기(320)에 수산화나트륨(NaOH) 용액을 투입하여, 황화수소와 수산화나트륨 간의 반응을 통해, 황화수소나트륨 수용액을 제조함으로써, 암모니아와 황화수소를 분리한다. 즉, 황화수소 포집기(320)로 이동한 처리 가스 중, 황화수소는 투입된 수산화나트륨과 반응하여 황화수소나트륨이 되고, 암모니아는 수산화나트륨과 반응성이 없어 암모니아 상태로 유지되며, 이에 황화수소와 암모니아가 분리된다. 그리고, 황화수소나트륨은 황화수소 포집기(320)로부터 배출되며, 암모니아 가스는 황화수소 포집기(320)로부터 배출되어 가스 혼합기로 재 공급되거나, 암모니아 포집기로 이동되어 포집된 후, 암모니아 세정탑(420)으로 공급되어 암모니아수로 전환될 수 있다. 암모니아수는 농도 및 품질에 따라 적정 개소에 활용하고, 별도의 정제 작업을 거쳐 암모니아수로 판매 가능하다.In the
황화수소 포집기(320)에서 황화수소 포집 과정에서 생산된 황화수소나트륨은 여러 산업 공정에 사용할 수 있는데, 예를 들어 폐수 중 중금속을 제거하는 수처리제 또는 도금 공정에 사용한다. 그리고, 황화수소 포집기(320)에서 생성된 황화수소나트륨 수용액의 농도는 처리 가스에 포함된 황화수소량과, 투입되는 수산화나트륨의 양에 따라 달라진다. 이에, 황화수소나트륨의 활용 용도에 따라 그 농도를 조절하는 것이 바람직하다.The sodium hydrogen sulphide produced in the
본 발명에 따른 가스 처리 장치는 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)를 포함할 수 있다. 그리고 각각의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서는 상술한 바와 같이, 처리 가스를 냉각시켜 이산화탄소가 포집된 탄산암모늄염을 제조하는 공정과, 탄산암모늄염을 용융시키는 공정, 2가지의 공정이 순차적으로 실시된다. 즉, 하나의 이산화탄소 포집기에서는 혼합 가스를 냉각시켜 탄산암모늄염을 생산하는 단계, 냉각 단계에서 생성된 응축수와 이산화탄소와 분리된 황화수와 암모니아를 포함하는 처리 가스를 배출시키는 배출 단계, 탄산암모늄염을 용융시키는 단계, 용융된 탄산암모늄염을 배출시키는 단계가 순차적으로 실시된다. 그리고, 실시예에서는 이산화탄소 포집기로 혼합 가스를 투입하기 전에, 이산화탄소 포집기를 사전에 미리 염 생성이 용이한 온도로 냉각시키는데, 이를 염 생성 준비 단계라고 명명한다. 또한, 탄산암모늄을 생산하는 단계는 염 생성 준비 단계에서 사전에 냉각된 이산화탄소 포집기에 혼합 가스를 투입함으로써 이루어지며, 이를 염 생성 단계로 명명한다. 즉, 하나의 이산화탄소 포집기에서의 공정 처리 단계를 다시 정리하자면, 이산화탄소 포집기에서는 '염 생성 단계 - 응축수 및 처리 가스 배출 단계 - 탄산암모늄염 용융 단계 - 탄산암모늄염 배출 단계 - 염 생성 준비 단계'가 순차적으로 진행되며, 이 사이클이 복수번 반복된다.The gas treatment apparatus according to the present invention may include a plurality of
이때, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)를 운영하는데 있어서, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서 각각에서 서로 다른 단계가 수행되도록 하여, 각 단계가 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서 교대로 실시되도록 한다. 이를 다른 말로 설명하면, 처리 가스를 정제하는 과정 중, 동일한 시점에서 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)가 각각 다른 단계의 공정이 수행될 수 있도록 함으로써, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서 크게는 염 생성 단계와 염 용해 단계가 교대로, 엇갈리게 수행될 수 있도록 한다.At this time, in operating the plurality of
예컨대, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서 염 생성 단계 및 염 용해 단계가 교대로 실시되도록 한다. 다른 말로 하면, 하나의 이산화탄소 포집기에서 탄산암모늄염을 생성하고 있을 때(염 생성 단계), 다른 이산화탄소 포집기에서는 염 생성 단계가 아닌 다른 단계 예컨대, 탄산암모늄염을 용해시키는 단계(염 용해 단계)가 수행되도록 한다.For example, in the plurality of
또 다른 말로 설명하면, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c) 중 어느 하나에서 이산화탄소가 제거된 처리 가스를 후속 단계로 이송시키고, 탄산암모늄염을 용융시키는 단계에서, 다른 이산화탄소 포집기 내부로 처리할 혼합 가스를 유입시켜 냉각시킴으로써 탄산암모늄염이 생성되도록 한다. 즉, 어느 하나의 이산화탄소 포집기에서 생성된 탄산암모늄염을 용융시키는 동안에, 다른 이산화탄소 포집기에서는 탄산암모늄을 생성시킨다. 이를 위해, 가스 혼합기(100)에서 혼합된 혼합 가스는 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)로 교대로 또는 순차적으로 혼합 가스를 공급하여 처리한다. 즉, 처기 가스가 혼합된 혼합 가스가 연속적으로 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)로 순차적 또는 교대로 공급되므로, 처리 가스의 정체 처리 공정이 연속적으로 수행될 수 있다. 이에, 처리 가스의 정제량 및 황화수소나트륨의 생산량이 향상되는 효과가 있다.In other words, in the step of transferring the process gas from which the carbon dioxide has been removed in any one of the plurality of
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 이산화탄소 포집기의 동작에 대해 보다 구체적인 예를 들어 설명한다. 이때, 3개의 이산화탄소 포집기를 구비하는 것으로 예를 들어 설명한다. 그리고, 설명의 편의를 위하여, 처리 가스를 정제 처리하는 공정 시간 구간을 시간 경과 순으로 A, B, C, D 시점으로 나눈다.Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, a more specific example of the operation of a plurality of carbon dioxide collectors according to an embodiment of the present invention will be described. At this time, for example, three carbon dioxide collectors are provided. For the sake of convenience of explanation, the processing time period for purifying the processing gas is divided into time points A, B, C, and D in time sequence.
예컨대, A 시점에서 제 1 이산화탄소 포집기(200a)에서는 사전에 냉각(염 생성 준비)된 포집기에 처리 가스와 암모니아 가스가 혼합된 혼합 가스를 투입하여 탄산암모늄염을 생성하는 염 생성 단계를 수행중이고, A 시점에 제 2 이산화탄소 포집기(200b)에서는 A 이전 시점에 생성된 탄산암모늄염을 용융시키는 단계를 수행중이며, A 시점에 제 3 이산화탄소 포집기(200c)에서는 A 시점 이전에 용융된 탄산암모늄염을 배출하는 단계를 수행중이다.For example, in the first
또한, B 시점에 제 1 이산화탄소 포집기(200a)에서는 A 시점에서 탄산암모늄염 생성중에 부생된 응축수와 이산화탄소가 분리된 가스 즉, 황화수소와 암모니아 가스가 포함된 처리 가스를 제 1 이산화탄소 포집기(200a)의 외부로 배출한다. 그리고, 동일 시점인 B 시점에 제 2 이산화탄소 포집기(200b)에서는 A 시점에서 용융된 탄산암모늄염을 배출하여 염 분해기(410)로 이동시키며, B 시점에서 제 3 이산화탄소 포집기(200c)는 처리 가스를 포함하는 혼합 가스를 투입하여 탄산암모늄염를 생성한다.At the time point B, the first
그리고, 이후 더 구체적으로 설명하지는 않지만, C 시점 및 D 시점 각각에서 제 1 내지 제 3 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서는 각기 다른 단계가 수행된다.Although not described in detail later, different steps are performed in the first to third
이때, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)의 운전 주기는 처리 가스 내 포함된 산성 가스의 농도, 탄산암모늄 생성, 용융 및 분해 시간을 고려하여 결정된다. 그리고 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)에서 교대로 탄산암모늄 생성 및 용융이 교대로 이루어지도록 유기적으로 운전될 수 있도록 한다.At this time, the operation periods of the plurality of
상기에서는 복수의 이산화탄소 포집기에서 각기 다른 단계가 수행되는 것을 설명하였으나, 복수의 이산화탄소 포집기 중, 적어도 하나는 다른 복수의 이산화탄소 포집기와 다른 단계의 공정이 수행될 수 있다. 즉, 복수의 포집기 중, 일부 복수의 이산화탄소 포집기는 동일 단계의 공정을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 3개 이상의 이산화탄소 포집기가 마련되는 경우, 적어도 하나의 이산화탄소 포집기는 다른 2개 이상의 이산화탄소 포집기와 다른 공정을 수행하고, 상기 다른 2개의 이산화탄소 포집기는 동일 공정을 수행할 수도 있다.In the above description, different steps are performed in the plurality of carbon dioxide sorters. However, at least one of the plurality of carbon dioxide sorters may be processed at a different stage from the other carbon dioxide sorters. That is, a plurality of carbon dioxide collectors among the plurality of collectors may perform the same step. For example, if three or more carbon dioxide capture devices are provided, at least one carbon dioxide capture device may perform a different process than the other two or more carbon dioxide capture devices, and the two other carbon dioxide capture devices may perform the same process.
이하, 표 1 내지 표 3을 참조하여, 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 가스 처리 장치를 이용한 처리 가스의 정제 시에, 이산화탄소 제거율, 배가스 중 황화수소 농도 및 황화수소 제거율에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to Tables 1 to 3, the carbon dioxide removal rate, the hydrogen sulfide concentration in the exhaust gas, and the hydrogen sulfide removal rate will be described at the time of purifying the process gas using the gas processing apparatuses according to the examples and the comparative examples of the present invention.
이때, 실험을 위하여, 제 1 및 제 2 실시예와, 제 1 내지 제 3 비교예는 모두 이산화탄소가 50 wt% 함유된 처리 가스를 피처리물로 사용하였다.At this time, in the experiments, the first and second embodiments and the first to third comparative examples used a treatment gas containing 50 wt% of carbon dioxide as the object to be treated.
표 1은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 1 비교예에 따른 방법으로 처리 가스를 정제한 결과이다. 제 1 실시예는 이산화탄소 포집기 내로 공급된 처리 가스를 포함하는 혼합 가스를 27℃의 냉각수를 이용하여 냉각시켜 이산화탄소를 포집한 후, 황화수소를 포집한 결과이다. 그리고, 제 1 비교예는 칠러(chiller)를 이용하여 16℃의 온도로 냉각시킨 질소 가스를 이용하여 간접 냉각시켜 이산화탄소를 포집한 후, 황화수소를 포집한 결과이다.Table 1 shows the results of purifying the process gas by the method according to the first embodiment and the first comparative example of the present invention. The first embodiment is a result of collecting carbon dioxide and collecting hydrogen sulfide by cooling the mixed gas containing the process gas supplied into the carbon dioxide collector with the cooling water at 27 ° C. The first comparative example is a result of collecting carbon dioxide and collecting hydrogen sulfide by indirect cooling using nitrogen gas cooled at a temperature of 16 캜 using a chiller.
표 1을 참조하면, 제 1 실시예와 제 1 비교예는 이산화탄소 포집율은 각각이 98%로 유사하다. 하지만, 이산화탄소 포집기로부터 이산화탄소와 분리되어 배출되는 배가스 중 황화수소 농도는 제 1 실시예가 79%, 제 1 비교예가 23%로서, 제 1 실시예가 높다. 여기서 이산화탄소 포집기로부터 배출된 배가스는 황화수소 포집기로 이송되어 황화수소가 포집됨으로써 황화수소나트륨을 생산하므로, 이산화탄소 포집기의 배가스중 황화수소 농도가 높을수록 황화수소 나트륨의 생산량이 증가하는 효과가 있다. 따라서, 표 1의 실험결과를 통해, 냉각수를 이용한 간접 냉각의 경우 칠러를 이용하는 경우에 비해 공정 경제성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 1, the carbon dioxide capture rates of the first embodiment and the first comparative example are similar to each other at 98%. However, the concentration of hydrogen sulfide in the flue gas discharged from the carbon dioxide separator separated from carbon dioxide is 79% in the first embodiment and 23% in the first comparative example, which is high in the first embodiment. Here, since the exhaust gas discharged from the carbon dioxide collector is transferred to the hydrogen sulfide collector and the hydrogen sulfide is collected to produce sodium hydrogen sulfide, the higher the concentration of hydrogen sulfide in the flue gas of the carbon dioxide collector, the more the production amount of sodium hydrogen sulfide is increased. Therefore, it can be seen from the experimental results shown in Table 1 that the indirect cooling using the cooling water can secure the economical efficiency of the process compared with the case of using the chiller.
표 2는 제 2 비교예 및 제 3 비교예 각각은 냉각 방식에 구분없이, 제 1 및 제 2 이산화탄소 포집기를 직렬 연결하여, 제 1 이산화탄소 포집기에서 1차 이산화탄소가 포집된 처리 가스(즉, 1차로 이산화탄소가 분리된 처리 가스)를 제 2 이산화탄소 포집기에서 2차 이산화탄소 포집을 실시할 때의 배가스 중 황화수소 농도를 나타낸 실험 결과이다. 여기서, 제 2 비교예는 1차 및 2차 이산화탄소 포집시의 냉각 온도가 모두 27℃인 경우이고, 제 3 비교에는 1차 이산화탄소 포집시의 냉각 온도는 27℃, 2차 이산화탄소 포집시의 냉각 온도는 16℃인 경우이다.Table 2 shows that the first and second carbon dioxide collectors are connected in series to the second comparative example and the third comparative example, regardless of the cooling method, so that the first carbon dioxide captured gas in the first carbon dioxide collector (i.e., This is an experimental result showing the concentration of hydrogen sulfide in the exhaust gas when the second carbon dioxide capture is carried out in the second carbon dioxide sorter. In the third comparison, the cooling temperature at the time of collecting the primary carbon dioxide was 27 占 폚, the cooling temperature at the time of collecting the secondary carbon dioxide Is 16 [deg.] C.
표 1의 제 1 실시예와, 표 2의 제 2 및 제 3 비교예를 비교하면, 이산화탄소 포집을 1회 진행한 제 1 실시예와, 이산화탄소를 연속을 2회 진행한 제 2 및 제 3 실시예의 이산화탄소 제거율이 유사하고, 제 2 및 제 3 비교예의 경우 제 1 실시예에 비해 배가스 중 황화수소 농도가 현저히 낮음을 확인할 수 있다. 이로부터, 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 포집기를 이용하여 이산화탄소 포집을 1회 진행하는 것의 이산화탄소 포집율이 연속으로 복수번 진행하는 것과 유사 또는 동일한 효과가 있음을 알 수 있고, 더욱이 배가스 중 황화수소 농도의 측면에서는 황화수소 포집을 1회 진행하는 것이 효과적임을 확인할 수 있다.Comparing the first embodiment of Table 1 with the second and third comparative examples of Table 2 shows that the first embodiment in which the carbon dioxide capture is performed once and the second and third implementations in which the carbon dioxide is conducted twice in succession It can be confirmed that the concentration of hydrogen sulfide in the exhaust gas is significantly lower than that in the first embodiment in the case of the second and third comparative examples. From this, it can be seen that there is a similar or similar effect that the carbon dioxide capture rate of one step of carbon dioxide capture using the carbon dioxide capture device according to the embodiment of the present invention is similar to or the same as the case where the carbon dioxide capture rate progresses a plurality of times continuously, It can be confirmed that it is effective to carry out the hydrogen sulfide capture once.
표 3은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 포집기를 2개 마련하여, 처리 가스를 6 시간 연속 처리하여 황화수소 나트륨을 생산한 실험 결과를 나타내었다.Table 3 shows the results of experiments in which two carbon dioxide collectors according to an embodiment of the present invention were provided and the treatment gas was continuously treated for 6 hours to produce sodium hydrogen sulfide.
표 3과 같은 조건으로 이산화탄소 및 황화수소를 포집함으로써, 이산화탄소가 50 wt% 이상 포함된 처리 가스를 본 발명에 따른 가스 처리 장치를 이용하여 6시간 이상 정제 처리할 수 있고, 황화수소나트륨을 연속 생산할 수 있음을 확인할 수 있다.By collecting carbon dioxide and hydrogen sulfide under the same conditions as in Table 3, the process gas containing carbon dioxide of 50 wt% or more can be purified for 6 hours or more using the gas treatment apparatus according to the present invention, and sodium hydrogen sulfide can be continuously produced can confirm.
이와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 가스 처리 장치는 황화수소 포집 전에 이산화탄소를 선택적으로 포집함으로써, 황화수소 포집율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 생산되는 황화수소나트륨의 품질을 향상시킬 수 있다. 그리고, 복수의 이산화탄소 포집기(200)를 포함하며, 복수의 이산화탄소 포집기(200a, 200b, 200c)를 동작시키는데 있어서, 탄산암모늄의 생성 과정, 생성된 상기 탄산암모늄의 용융 과정이 엇갈리게 교대로 실시되도록 한다. 이에, 처리 가스를 이산화탄소 포집기(200)로 공급하여, 이산화탄소를 포집하는 공정이 중단없이 연속적으로 실시될 수 있다. 따라서, 많은 양의 처리 가스를 짧은 시간에 정제 처리할 수 있고, 황화수소나트륨의 생산량을 증대시킬 수 있다.As described above, the gas treatment apparatus according to the embodiment of the present invention can selectively collect carbon dioxide before hydrogen sulfide capture, thereby improving the hydrogen sulfide capture rate, thereby improving the quality of the produced sodium hydrogen sulfide. The plurality of
100: 가스 혼합기 200a, 200b, 200c: 이산화탄소 포집기
320: 황화수소 포집기100:
320: hydrogen sulfide collector
Claims (20)
상기 이산화탄소가 분리되어 상기 이산화탄소 포집기로부터 배출된 처리 가스로부터 황화수소를 포집하여, 상기 황화수소와 암모니아를 분리하고, 황화수소나트륨을 생성하는 과정;
상기 이산화탄소 포집기에서 상기 탄산암모늄염을 용융시키는 과정;
용융된 상기 탄산암모늄을 염 분해기로 공급하여, 용융된 상기 탄산암모늄염을 가열하여 가스 상태로 분해하는 과정; 및
상기 염 분해기로부터 제공된 가스 중 암모니아와 세정수를 반응시켜, 상기 세정수에 암모니아를 흡수시킴으로써, 상기 이산화탄소와 암모니아를 분리하는 과정;을 포함하는 가스 처리 방법.Separating the carbon dioxide from the process gas by supplying a mixed gas in which a process gas and an ammonia gas are mixed to the carbon dioxide sorter to cool the gas mixture to produce the carbonic acid ammonium salt trapped by the carbon dioxide; And
Collecting hydrogen sulfide from the process gas discharged from the carbon dioxide sorter by separating the carbon dioxide, separating the hydrogen sulfide and ammonia, and generating sodium hydrogen sulfide;
Melting the ammonium carbonate salt in the carbon dioxide collector;
Supplying the molten ammonium carbonate to a salt decomposer, and heating the molten ammonium carbonate salt to decompose the molten ammonium carbonate into a gaseous state; And
And separating the carbon dioxide and the ammonia by reacting the ammonia in the gas provided from the salt decomposer with the washing water to absorb the ammonia in the washing water.
상기 황화수소를 포집하는 과정 전에, 상기 이산화탄소가 분리되어 상기 이산화탄소 포집기로부터 배출된 처리 가스로부터 시안화수소를 포집하여, 상기 시안화수소를 분리하는 과정을 포함하는 가스 처리 방법.The method according to claim 1,
And separating the hydrogen cyanide from the process gas discharged from the carbon dioxide collector before the capturing of the hydrogen sulfide, thereby separating the hydrogen cyanide.
상기 이산화탄소와 분리된 암모니아를 상기 처리 가스와 혼합하는 암모니아 가스로 재 사용하는 가스 처리 방법.The method according to claim 1,
And the ammonia separated from the carbon dioxide is reused as an ammonia gas to be mixed with the process gas.
상기 혼합 가스를 냉각시키는데 있어서, 상기 혼합 가스를 60℃ 이하의 온도로 간접 냉각시키는 가스 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the mixed gas is indirectly cooled at a temperature of 60 DEG C or less in cooling the mixed gas.
상기 탄산암모늄을 가열하여 용융시키는데 있어서, 상기 이산화탄소 포집기를 가열하고 수분을 투입하는 가스 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the carbon dioxide collector is heated and water is added for heating and melting the ammonium carbonate.
상기 염 분해기에서 상기 탄산암모늄염을 가열하여 가스 상태로 분해하는 과정에 있어서, 스팀(steam)을 이용한 열교환 방법을 이용하는 가스 처리 방법.The method according to claim 1,
And a heat exchange method using steam in the process of decomposing the ammonium carbonate salt into a gaseous state by heating the ammonium carbonate salt in the salt decomposer.
상기 이산화탄소 포집기는 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 이산화탄소 포집기에서, 상기 탄산암모늄의 생성 과정, 생성된 상기 탄산암모늄의 용융 과정이 엇갈리게 교대로 실시되는 가스 처리 방법.The method according to any one of claims 3 to 7,
Wherein the plurality of carbon dioxide collecting units are alternately provided in the plurality of carbon dioxide collecting units so that the generation process of the ammonium carbonate and the melting process of the generated ammonium carbonate are carried out alternately alternately.
상기 복수개의 이산화탄소 포집기에 상기 혼합 가스를 교대로 공급하여, 상기 복수의 이산화탄소 포집기를 통해 연속적으로 상기 혼합 가스를 처리하는 가스 처리 방법.The method of claim 8,
Wherein the mixed gas is alternately supplied to the plurality of carbon dioxide sorters, and the mixed gas is continuously treated through the plurality of carbon dioxide sorters.
상기 복수의 이산화탄소 포집기 각각에서는,
상기 이산화탄소 포집기를 냉각시켜, 상기 탄산암모늄 생성을 위한 염 생성 준비 과정;
냉각된 상기 이산화탄소 포집기에 상기 혼합 가스를 공급하여 냉각시킴으로써, 상기 탄산암모늄염을 생성하는 염 생성 과정;
상기 탄산암모늄염의 생성 과정에서 부생된 응축수와, 상기 이산화탄소가 분리된 처리 가스를 상기 이산화탄소 포집기 외부로 배출시키는 응축수 및 처리 가스 배출 과정;
상기 이산화탄소 포집기 내 탄산암모늄을 가열하여 용융시키는 염 용융 과정; 및
용융된 상기 탄산암모늄을 상기 염 분해기로 배출시키는 염 배출 과정;
을 포함하는 공정이 순차적으로 실시되며,
상기 복수의 이산화탄소 포집기 중 적어도 하나는 다른 이산화탄소 포집기와 동일 시점에 염 생성 과정, 응축수 및 처리 가스 배출 과정, 염 용융 과정, 염 배출 과정, 염 생성 준비 과정 중 다른 과정이 수행되는 가스 처리 방법.The method of claim 9,
In each of the plurality of carbon dioxide collectors,
A step of preparing a salt for producing ammonium carbonate by cooling the carbon dioxide collector;
A salt producing process for producing the ammonium carbonate salt by supplying the mixed gas to the cooled carbon dioxide collector and cooling it;
A condensed water generated in the process of producing the ammonium carbonate salt, and a process gas discharge process for discharging the process gas from which the carbon dioxide is separated to the outside of the carbon dioxide collector;
A salt melting process for heating and melting ammonium carbonate in the carbon dioxide collector; And
A salt discharge process in which the molten ammonium carbonate is discharged to the salt decomposer;
Are sequentially performed,
Wherein at least one of the plurality of carbon dioxide capture devices performs another of the salt formation process, the condensate and process gas discharge process, the salt melt process, the salt discharge process, and the salt production preparation process at the same time as the other carbon dioxide capture device.
상기 복수의 이산화탄소 포집기는 각기 다른 과정을 수행하는 가스 처리 방법.The method of claim 10,
Wherein the plurality of carbon dioxide sorters perform different processes.
상기 복수의 이산화탄소 포집기 중 적어도 하나는 다른 복수의 이산화탄소 포집기와 다른 과정을 수행하고, 상기 다른 복수의 이산화탄소 포집기는 동일한 과정을 수행하는 가스 처리 방법.The method of claim 10,
Wherein at least one of the plurality of carbon dioxide sorters performs a different process than the other plurality of carbon dioxide sorters, and the other plurality of carbon dioxide sorters perform the same process.
상기 이산화탄소가 분리되어 상기 이산화탄소 포집기에서 배출된 처리 가스로부터 황화수소를 포집하여 황화수소나트륨을 생성하는 황화수소 포집기;
상기 이산화탄소 포집기로부터 용융된 탄산암모늄을 제공받아, 상기 탄산암모늄염을 가열하여 가스 상태로 분해하는 염 분해기;
상기 염 분해기에서 생성된 가스와 세정수를 반응시켜, 상기 세정수에 암모니아를 흡수시킴으로써, 이산화탄소와 암모니아를 분리하는 암모니아 세정탑;
을 포함하는 가스 처리 장치.A carbon dioxide collector for separating the carbon dioxide from the process gas by cooling a mixed gas in which a process gas and an ammonia gas are mixed to collect carbon dioxide in the process gas to produce ammonium carbonate; And
A hydrogen sulfide sorter for separating the carbon dioxide from the process gas discharged from the carbon dioxide sorter to produce hydrogen sulfide to produce sodium hydrogen sulfide;
A salt decomposer which receives molten ammonium carbonate from the carbon dioxide sorter and decomposes the ammonium carbonate salt into a gaseous state by heating;
An ammonia scrubbing tower for separating carbon dioxide and ammonia by reacting the gas generated from the salt decomposer with the scrubbing water to absorb the ammonia into the scrubbing water;
And a gas processing device.
상기 이산화탄소 포집기는 생성된 상기 탄산암모늄염을 용융시키는 가스 처리 장치.14. The method of claim 13,
And the carbon dioxide collector collects the generated ammonium carbonate salt.
상기 이산화탄소가 분리된 처리 가스가 상기 황화수소 포집기로 이송되기 전에, 상기 이산화탄소가 분리된 처리 가스로부터 시안화수소를 분리하는 시안화수소 포집기를 포함하는 가스 처리 장치.14. The method of claim 13,
And a cyanide hydrogen collector for separating the hydrogen cyanide from the separated process gas before the carbon dioxide separated process gas is transferred to the hydrogen sulfide collector.
상기 이산화탄소 포집기가 복수개로 구비되고,
상기 복수개의 이산화탄소 포집기 각각에서 복수의 과정이 진행되며,
일 이산화탄소 포집기에서 상기 복수의 과정 중, 일 과정이 실시되는 동안, 다른 일 이산화탄소 포집기에서 상기 복수의 과정 중, 다른 일 과정이 실시되는 가스 처리 장치.18. The method of claim 16,
A plurality of carbon dioxide collectors are provided,
A plurality of processes are performed in each of the plurality of carbon dioxide collectors,
Wherein one of the plurality of processes is performed in one of the plurality of processes in the one carbon dioxide sorter while the other process is performed in the other one of the plurality of processes in the one carbon dioxide sorter.
상기 복수의 이산화탄소 포집기는, 상기 탄산암모늄의 생성 과정, 생성된 상기 탄산암모늄의 용융 과정이 엇갈리게 교대로 실시되도록 운영되는 가스 처리 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the plurality of carbon dioxide sorters are operated such that the generation process of the ammonium carbonate and the melting process of the ammonium carbonate produced are alternately performed alternately.
상기 복수의 이산화탄소 포집기는 동일 시점에 염 생성 과정, 응축수 및 처리 가스 배출 과정, 염 용융 과정, 염 배출 과정, 염 생성 준비 과정 중 각기 다른 과정이 수행되는 가스 처리 장치.19. The method of claim 18,
Wherein the plurality of carbon dioxide sorters perform different processes during the salt generation process, the condensed water and the process gas discharge process, the salt melt process, the salt discharge process, and the salt production preparation process at the same time.
상기 염 분해기는 상기 복수의 이산화탄소 포집기로부터 용융된 탄산암모늄염을 교대로 제공받아 가스화하는 가스 처리 장치.19. The method of claim 18,
Wherein the salt decomposer is alternately supplied with the ammonium carbonate salt melted from the plurality of carbon dioxide sorters to gasify the carbonic acid ammonium salt.
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