KR101866573B1 - Carbon dioxide(CO2) capture facility and method for thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비용을 절감할 수 있으며 이산화탄소의 포집률을 향상시킬 수 있는 이산화탄소 포집 장치 및 그의 이산화탄소 포집 방법에 관한 것이다.
일례로, 흡수제가 저장되는 흡수제 저장소를 포함하며, 상기 흡수제가 낙하하면서 측부에서 주입되는 배가스와 향류식으로 접촉하여 이산화탄소를 포집하는 흡수반응기; 상기 흡수반응기의 하부에 위치하며, 상기 이산화탄소를 포집한 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 재생반응기; 상기 재생반응기의 하부에 위치하며, 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제를 냉각시키는 쿨러; 및 상기 쿨러의 하부와 상기 흡수반응기의 상부에 연결되어, 상기 쿨러에서 냉각된 흡수제를 상기 흡수제 저장소로 이송시키는 이송설비를 포함하고, 상기 흡수반응기, 재생반응기 및 쿨러는 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치를 개시한다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon dioxide collecting apparatus and a carbon dioxide collecting method capable of reducing costs and improving the collection rate of carbon dioxide.
An absorption reactor including an absorbent reservoir in which an absorbent is stored, the absorbent reactor contacting the absorbent with a flue gas injected at a side portion while dropping the absorbent in a countercurrent manner to collect carbon dioxide; A regeneration reactor located below the absorption reactor and separating carbon dioxide from the absorbent trapped by the carbon dioxide; A cooler positioned below the regeneration reactor for cooling the absorbent with the carbon dioxide separated; And a transfer facility connected to a lower portion of the cooler and an upper portion of the absorption reactor for transferring the absorbent cooled in the cooler to the absorbent reservoir, wherein the absorption reactor, the regeneration reactor, and the cooler are integrally formed Discloses a carbon dioxide capture device.

Description

이산화탄소 포집 장치 및 그의 이산화탄소 포집 방법{Carbon dioxide(CO2) capture facility and method for thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon dioxide capture apparatus and a carbon dioxide capture method,

본 발명은 이산화탄소 포집 장치 및 그의 이산화탄소 포집 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide capture device and a carbon dioxide capture method thereof.

기후변화에 대응하여 이산화탄소의 감축을 위한 기술적 방안으로는 에너지 효율향상, 저 탄소 에너지 및 이산화탄소 포집/저장 기술(CCS: Carbon Capture and Storage) 등이 있다. 이 중에서 CCS 기술은 신규 및 기존의 석탄화력과 가스화력 발전소, 산업공정 등에서 발생하는 이산화탄소를 상당량 저감할 수 있는 일련의 기술로 국내외 온실가스 감축목표 달성에 크게 기여하며, 특히 석탄화력 발전산업에 적용하는 경우 그 효과가 가장 크다.Technological measures to reduce carbon dioxide in response to climate change include energy efficiency improvement, low carbon energy and carbon capture and storage (CCS). Among them, CCS technology is a series of technologies that can reduce the amount of carbon dioxide generated from new and existing coal-fired power plants, gas-fired power plants and industrial processes, and contributes greatly to achieving the domestic and overseas GHG reduction targets. The effect is greatest.

상기 이산화탄소 포집 기술 중 연소 후 건식 이산화탄소 포집기술은 유동층 반응기 등과 같은 흡수반응기에서 선택적으로 이산화탄소와 잘 반응하는 고체 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 포집하고, 포집된 이산화탄소를 재생반응기로 보내 재생하여 이산화탄소를 분리하고, 재생된 고체 흡수제를 다시 순환시켜 상기와 같은 과정을 반복하여 이산화탄소를 저비용으로 포집하는 기술이다. 그러나, 이러한 이산화탄소 포집기술은 낮은 이산화탄소 포집률과 많은 재생에너지의 필요성 및 장치의 복잡함 등과 같은 단점이 있다.Among the carbon dioxide capture techniques, the post-combustion dry carbon dioxide capture technique captures carbon dioxide using a solid absorbent that selectively reacts with carbon dioxide selectively in an absorption reactor such as a fluidized bed reactor, sends the collected carbon dioxide to a regeneration reactor to recover carbon dioxide , The regenerated solid absorbent is circulated again, and the above process is repeated to collect carbon dioxide at low cost. However, such carbon dioxide capture techniques have drawbacks such as low carbon dioxide capture rates, the need for many renewable energies, and the complexity of the apparatus.

본 발명은 비용을 절감할 수 있으며 이산화탄소의 포집률을 향상시킬 수 있는 이산화탄소 포집 장치 및 그의 이산화탄소 포집 방법을 제공한다.The present invention provides a carbon dioxide capture device and a carbon dioxide capture method thereof that can reduce the cost and improve the capture rate of carbon dioxide.

본 발명에 의한 이산화탄소 포집 장치는 흡수제가 저장되는 흡수제 저장소를 포함하며, 상기 흡수제가 낙하하면서 측부에서 주입되는 배가스와 향류식으로 접촉하여 이산화탄소를 포집하는 흡수반응기; 상기 흡수반응기의 하부에 위치하며, 상기 이산화탄소를 포집한 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 재생반응기; 상기 재생반응기의 하부에 위치하며, 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제를 냉각시키는 쿨러; 및 상기 쿨러의 하부와 상기 흡수반응기의 상부에 연결되어, 상기 쿨러에서 냉각된 흡수제를 상기 흡수제 저장소로 이송시키는 이송설비를 포함하고, 상기 흡수반응기, 재생반응기 및 쿨러는 일체형으로 형성된 것을 특징으로 한다.The carbon dioxide collecting apparatus according to the present invention includes an absorbent reactor including an absorbent reservoir in which an absorbent is stored, the absorbent reactor contacting the flue gas injected at a side portion of the absorbent in a countercurrent manner to collect carbon dioxide; A regeneration reactor located below the absorption reactor and separating carbon dioxide from the absorbent trapped by the carbon dioxide; A cooler positioned below the regeneration reactor for cooling the absorbent with the carbon dioxide separated; And a transfer facility connected to a lower portion of the cooler and an upper portion of the absorption reactor to transfer the absorbent cooled in the cooler to the absorbent reservoir, wherein the absorption reactor, the regeneration reactor, and the cooler are integrally formed .

또한, 상기 흡수반응기의 하면에는 제 1 분산판이 더 형성되며, 상기 제 1 분산판은 상기 흡수반응기의 측부에서 주입되는 배가스를 상부로 분사시킬 수 있다.In addition, a first dispersion plate may be further formed on the lower surface of the absorption reactor, and the first dispersion plate may inject the exhaust gas injected from the side of the absorption reactor upward.

또한, 상기 흡수반응기의 상단에는 제 1 배출구가 더 형성되며, 상기 제 1 배출구는 상기 흡수제와 반응하지 않는 배가스를 배출할 수 있다.Further, a first outlet may be further formed at an upper end of the absorption reactor, and the first outlet may discharge an exhaust gas that does not react with the absorbent.

또한, 상기 재생반응기의 상부에는 조절 장치가 형성되며, 상기 조절 장치는 상기 재생반응기의 일측에서 타측으로 경사지게 형성된 경사면과, 상기 경사면으로부터 연장되어 상기 재생반응기의 하면과 수직한 수직면을 포함할 수 있다.In addition, a regulating device is formed on the upper part of the regenerating reactor, and the regulating device may include an inclined surface inclined from one side to the other side of the regenerating reactor, and a vertical surface extending from the inclined surface and perpendicular to the lower surface of the regenerating reactor .

또한, 상기 경사면은 상기 재생반응기의 일측에서 타측으로 갈수록 높이가 낮아질 수 있다.In addition, the slope may be lowered from one side of the regeneration reactor to the other side.

또한, 상기 흡수반응기에서 이산화탄소를 포집한 흡수제는 상기 경사면의 상면을 따라서 상기 재생반응기의 타측으로 이동할 수 있다.In addition, the absorbent collecting the carbon dioxide in the absorption reactor may move to the other side of the regeneration reactor along the upper surface of the slope.

또한, 상기 재생반응기의 상단 측부에 위치하며 상기 경사면의 하부에 형성된 제 2 배출구를 더 포함하며, 상기 재생반응기에서 분리된 이산화탄소는 상기 경사면의 하면을 따라서 상기 제 2 배출구로 배출될 수 있다.The regeneration reactor may further include a second outlet located at an upper end of the regeneration reactor and formed at a lower portion of the slope. The carbon dioxide separated from the regeneration reactor may be discharged to the second outlet along the lower surface of the slope.

또한, 상기 재생반응기의 하부에는 측면에서 주입되는 유동화 가스를 상부로 분사시키는 제 2 분산판이 더 형성되며, 상기 제 2 분산판은 상기 재생반응기의 하부에 형성된 제 1 영역; 및 상기 재생반응기의 측면에 형성된 제 2 영역을 포함할 수 있다.In addition, a second dispersion plate for spraying the fluidizing gas injected from the side is formed at a lower portion of the regeneration reactor, and the second dispersion plate has a first region formed at a lower portion of the regeneration reactor; And a second region formed on a side of the regeneration reactor.

또한, 상기 재생반응기의 하면에는 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제가 상기 쿨러로 이동하는 것을 조절할 수 있는 슬라이드 판이 형성될 수 있다.In addition, a slide plate may be formed on the lower surface of the regeneration reactor to control the movement of the carbon dioxide-separated absorbent to the cooler.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 포집 장치의 이산화탄소 포집 방법은 흡수제 저장소에 저장된 흡수제가 낙하면서 측부에서 주입되는 배가스와 향류식으로 접촉하여 이산화탄소를 포집하는 단계; 상기 이산화탄소를 포집한 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 단계; 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제를 냉각시키는 단계; 및 상기 냉각된 흡수제를 상기 흡수제 저장소로 이송시키는 단계를 포함할 수 있다.The method of collecting carbon dioxide in a carbon dioxide collecting apparatus according to the present invention comprises the steps of collecting carbon dioxide by contact with a flue gas injected from a side portion in a countercurrent manner while absorbent stored in an absorbent reservoir is collapsed; Separating the carbon dioxide from the absorbent that has captured the carbon dioxide; Cooling the separated absorbent with carbon dioxide; And transferring the cooled absorbent to the absorbent reservoir.

본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치는 흡수반응기, 재생반응기 및 쿨러를 일체형으로 형성함으로써, 포집 장치의 전체적인 크기를 줄여 부지면적을 줄일 수 있으며, 그에 따른 비용을 절감할 수 있다.In the carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention, the absorption reactor, the regenerating reactor, and the cooler are integrally formed, thereby reducing the overall size of the collecting apparatus and reducing the area of the collecting apparatus.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치는 재생된 흡수제를 냉각시키는 쿨러를 포함함으로써, 흡수제의 이산화탄소 포집률을 향상시킬 수 있다.In addition, the carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a cooler that cools the regenerated absorbent, thereby improving the carbon dioxide capture rate of the absorbent.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치는 일측에서 타측으로 경사진 조절 장치가 형성된 재생반응기를 포함함으로써, 흡수제의 재생반응을 활발히 하며, 이산화탄소의 배출을 용이하게 할 수 있다.In addition, the carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a regenerating reactor having a regulating device inclined from one side to the other side, so that the regeneration reaction of the absorbent is activated and the carbon dioxide can be easily discharged.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1 에 도시된 재생반응기를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치의 이산화탄소 포집 방법을 도시한 순서도이다.1 is a schematic view showing a carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing the regeneration reactor shown in Fig.
3 is a flowchart illustrating a method of collecting carbon dioxide in a carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치를 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing a carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치(100)는 흡수반응기(110), 재생반응기(120), 쿨러(130) 및 이송설비(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a carbon dioxide capture apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes an absorption reactor 110, a regeneration reactor 120, a cooler 130, and a transfer facility 140.

상기 흡수반응기(110)는 상기 이산화탄소 포집 장치(100)의 가장 상부에 위치하며, 흡수제를 이용하여 배가스로부터 이산화탄소(CO2)를 포집하는 장치이다. 상기 흡수반응기(110)는 흡수제 저장소(111), 배가스 주입구(112), 제 1 분산판(113) 및 제 1 배출구(114)를 포함한다. The absorption reactor 110 is located at the top of the carbon dioxide capture device 100 and collects carbon dioxide (CO 2 ) from the exhaust gas using an absorbent. The absorption reactor 110 includes an absorbent reservoir 111, an exhaust gas inlet 112, a first distributor plate 113 and a first outlet 114.

상기 흡수제 저장소(111)는 흡수제를 저장하며, 상기 흡수반응기(110)의 내측 상단에 형성되어 있다. 여기서, 상기 흡수제는 이산화탄소(CO2)를 흡수하는 물질로써, 탄산칼륨(K2CO3)을 주성분으로 하며 고체 상태로 존재한다. 또한, 상기 흡수제는 다양한 형상으로 구현될 수 있으므로, 흡수제의 대량생산에 용이하다. 상기 흡수제는 상기 흡수제 저장소(111)에서 상기 흡수반응기(110)의 하부로 낙하하면서 상기 배가스와 접촉한다. 이때, 상기 흡수제는 자유낙하 또는 분사를 통해서 상기 흡수반응기(110)의 하부로 낙하할 수 있다.The absorbent reservoir 111 stores an absorbent and is formed at an inner upper end of the absorption reactor 110. Here, the absorbent absorbs carbon dioxide (CO 2 ), and is present in a solid state with potassium carbonate (K 2 CO 3 ) as a main component. In addition, since the absorbent can be realized in various shapes, it is easy to mass-produce the absorbent. The absorbent falls from the absorbent reservoir 111 to the bottom of the absorption reactor 110 and contacts the exhaust gas. At this time, the absorbent may fall down to the bottom of the absorption reactor 110 through free fall or injection.

상기 배가스 주입구(112)는 상기 흡수반응기(110)의 하단 측부에 형성된다. 상기 배가스 주입구(112)를 통해 배가스가 상기 흡수반응기(110)의 내부로 유입된다. 상기 배가스 중에서 물(H2O)의 농도는 약 10%이고 이산화탄소(CO2)의 농도는 12~14%정도이다.The exhaust gas inlet 112 is formed in the lower side of the absorption reactor 110. The exhaust gas flows into the absorption reactor 110 through the exhaust gas inlet 112. The concentration of water (H 2 O) in the exhaust gas is about 10% and the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) is about 12 to 14%.

상기 제 1 분산판(113)은 상기 흡수반응기(110)의 하면에 형성되며, 상기 배가스 주입구(112)를 통해 주입된 배가스를 상기 흡수반응기(110)의 상부로 분사시키는 역할을 한다. The first dispersion plate 113 is formed on the lower surface of the absorption reactor 110 and injects the flue gas injected through the flue gas inlet 112 to the upper portion of the absorption reactor 110.

상기와 같은 구성을 갖는 흡수반응기(100)에서 이산화탄소(CO2)를 포집하는 방법을 살펴보면 다음과 같다. 상기 흡수제 저장소(111)에서 낙하하는 흡수제는 상기 배가스 주입구(112)에서 주입되며 제 1 분산판(113)을 통해 상부로 분사되는 배가스와 향류식(counter-current)으로 접촉하여 [화학식 1]과 같은 반응을 일으켜 상기 흡수제가 배가스 내의 이산화탄소(CO2)를 포집한다.Looking at a method of collecting carbon dioxide (CO 2) in the absorption reactor 100 having a configuration as described above are as follows. The absorbent falling from the absorbent reservoir 111 is contacted with the exhaust gas injected from the exhaust gas inlet 112 and discharged upward through the first dispersion plate 113 to thereby countercurrently contact the absorbent. causing the same reaction and the absorbent is collected carbon dioxide (CO 2) in exhaust gas.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

K2CO3(s) + H2O(g) + CO2 (g) → 2KHCO3 + ΔHK 2 CO 3 (s) + H 2 O (g) + CO 2 (g)? 2KHCO 3 +? H

ΔH = -141.2KJ/mol K2CO3 ? H = -141.2 KJ / mol K 2 CO 3

상기 [화학식 1]에서 보는 것과 같이, 상기 흡수제는 활성물질인 탄산칼륨(K2CO3)이 배기가스 중의 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)와 반응하여 탄산수소칼륨(KHCO3)이 된다. 또한, 상기 흡수반응기(110)에서 이산화탄소(CO2)를 포집할 때 발열반응이 일어나며, 이러한 발열반응에 의해 덥혀진 흡수제는 상기 흡수반응기(110)의 하부에 위치한 재생반응기(120)로 이동한다. 더불어, 상기 흡수제와 반응하지 않은 나머지 배가스는 상기 흡수반응기(110)의 상단에 위치한 제 1 배출구(114)를 통해 외부로 배출된다.
(K 2 CO 3 ) reacts with water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) in the exhaust gas to form potassium carbonate (KHCO 3 ) as an active material, . An exothermic reaction occurs when carbon dioxide (CO 2 ) is collected in the absorption reactor 110. The absorbent warmed by the exothermic reaction moves to the regeneration reactor 120 located below the absorption reactor 110 . In addition, the remaining flue gas that has not reacted with the absorbent is discharged to the outside through the first outlet 114 located at the upper end of the absorption reactor 110.

상기 재생반응기(120)는 상기 흡수반응기(110)의 하부에 위치하며, 상기 흡수반응기(110)로부터 유입된 흡수제로부터 이산화탄소(CO2)를 분리하는 장치이다. 상기 재생반응기(120)는 조절(baffle) 장치(121), 유동화 가스 주입구(122), 제 2 분산판(123), 제 2 배출구(124) 및 슬라이드 판(125)을 포함한다. The regeneration reactor 120 is located below the absorption reactor 110 and separates carbon dioxide (CO 2 ) from the absorbent introduced from the absorption reactor 110. The regenerating reactor 120 includes a baffle device 121, a fluidizing gas inlet 122, a second distributor 123, a second outlet 124 and a slide plate 125.

상기 조절(baffle) 장치(121)는 상기 재생반응기(120)의 상부에 형성되며, 상기 흡수반응기(110)에서 이산화탄소(CO2)를 흡수한 흡수제를 상기 재생반응기(120)의 한쪽 구석으로 보내는 역할을 한다. 상기 조절 장치(121)는 상기 재생반응기(120)의 일측에서 타측으로 경사지게 형성된 경사면(121a)과, 상기 경사면(121a)으로부터 연장되며 상기 제 2 분산판(123)과 수직하게 형성된 수직면(121b)을 포함한다. 상기 경사면(121a)은 상기 재생반응기(120)의 일측에서 타측으로 갈수록 높이가 낮아지는 형태를 갖는다. 상기 흡수반응기(110)에서 유입된 흡수제는 상기 경사면(121a)을 따라서 이동하다가 상기 수직면(121b)과 상기 재생반응기(120)의 측면 사이를 통과하여 상기 재생반응기(120)의 내부로 유입된다. The baffle device 121 is formed at the top of the regeneration reactor 120 and is configured to send an absorbent that has absorbed carbon dioxide (CO 2 ) from the absorption reactor 110 to one corner of the regeneration reactor 120 It plays a role. The regulating device 121 includes an inclined surface 121a inclined from one side of the regenerating reactor 120 to the other side and a vertical surface 121b extending from the inclined surface 121a and perpendicular to the second dispersing plate 123, . The inclined surface 121a has a height decreasing from one side of the regenerating reactor 120 to the other side. The absorbent introduced from the absorption reactor 110 moves along the inclined surface 121a and then flows between the vertical surface 121b and the side surface of the regeneration reactor 120 and flows into the regeneration reactor 120. [

상기 유동화 가스 주입구(122)는 상기 재생반응기(120)의 하단 측부에 형성된다. 상기 유동화 가스로는 air, 질소(N2), 스팀(steam) 또는 이산화탄소(CO2)등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.The fluidizing gas inlet 122 is formed at the lower end of the regenerating reactor 120. As the fluidizing gas, air, nitrogen (N 2 ), steam or carbon dioxide (CO 2 ) may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 제 2 분산판(123)은 상기 재생반응기(120)의 하면과 측면에 형성되며, 상기 유동화 가스 주입구(122)로부터 주입된 유동화 가스를 상기 재생반응기(120)의 내부로 분사시키는 역할을 한다. 상기 제 2 분산판(123)은 상기 재생반응기(120)의 하면에 형성된 제 1 영역(123a)과 측면에 형성된 제 2 영역(123b)을 포함한다. 이때 상기 제 2 영역(123b)은 상기 재생반응기(120)의 측면의 일부분에만 형성되며, 상기 조절 장치(121)의 수직면(121b)의 끝단의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 제 2 분산판(123)은 상기 재생반응기(120)의 하면에 위치하는 제 1 영역(123a)과 측면에 위치하는 제 2 영역(123b)을 구비함으로써, 상기 흡수제와 상기 유동화 가스의 반응을 활발하게 하여 재생반응을 촉진시킬 수 있다.The second dispersion plate 123 is formed on a lower surface and a side surface of the regeneration reactor 120 and injects the fluidizing gas injected from the fluidizing gas inlet 122 into the regeneration reactor 120 . The second dispersion plate 123 includes a first region 123a formed on a lower surface of the regeneration reactor 120 and a second region 123b formed on a side surface thereof. The second region 123b may be formed at a portion of the side surface of the regenerating reactor 120 and may have the same height as the end of the vertical surface 121b of the regulating apparatus 121. [ Since the second dispersion plate 123 includes the first region 123a located on the lower surface of the regeneration reactor 120 and the second region 123b located on the side surface of the regeneration reactor 120, And thus the regeneration reaction can be promoted.

상기와 같은 구성을 갖는 재생반응기(120)에서 흡수제를 재생하는 방법을 살펴보면 다음과 같다. 상기 흡수반응기(110)에서 이산화탄소(CO2)를 흡수한 흡수제는 상기 조절 장치(121)의 경사면(121a)과 수직면(121b)을 따라서 상기 재생반응기(120)의 내부로 유입된다. 상기 흡수제는 상기 유동화 가스 주입구(122)에서 주입되며 제 2 분산판(123)을 통해서 분사되는 유동화 가스와 접촉하여 [화학식 2]와 같은 반응을 일으켜 상기 흡수제로부터 이산화탄소(CO2)를 분리한다. 이때, 상기 흡수제의 재생에 필요한 열원으로써, 스팀이나 전기 히터 등을 사용할 수 있다. 상기 흡수제는 상기 흡수반응기(110)에서 이미 상당부분 덥혀진 상태이므로, 상기 재생반응기(120)에서 필요한 열원의 소모량을 줄일 수 있다.A method of regenerating the absorbent in the regeneration reactor 120 having the above-described structure will be described below. The absorbent having absorbed carbon dioxide (CO 2 ) in the absorption reactor 110 flows into the regeneration reactor 120 along the slope 121 a and the vertical surface 121 b of the regulator 121. The absorbent is injected from the fluidizing gas inlet 122 and is brought into contact with a fluidizing gas injected through the second dispersing plate 123 to cause a reaction as shown in Formula 2 to separate carbon dioxide (CO 2 ) from the absorbent. At this time, steam or an electric heater can be used as a heat source necessary for regenerating the absorbent. Since the absorbent is already substantially warmed in the absorption reactor 110, the consumption of the heat source required in the regeneration reactor 120 can be reduced.

[화학식 2](2)

2KHCO3 → K2CO3 + H2O + CO2 - ΔH2KHCO 3 ? K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 -? H

ΔH = 141.2KJ/mol K2CO3 H = 141.2 KJ / mol K 2 CO 3

상기와 같은 반응에 의해 분리된 이산화탄소(CO2)는 제 2 배출구(125)를 통해 이산화탄소 저장소(미도시)로 배출되고, 재생된 흡수제는 쿨러(130)로 이동한다. The carbon dioxide (CO 2 ) separated by the above reaction is discharged to the carbon dioxide storage (not shown) through the second outlet 125, and the regenerated absorbent moves to the cooler 130.

상기 제 2 배출구(124)는 상기 재생반응기(120)의 일측 상단 측면에 위치하며, 상기 조절 장치(121)의 경사면(121a) 하부에 위치한다. 따라서, 상기 이산화탄소(CO2)는 상기 조절 장치(121)의 경사면(121a)을 따라서 제 2 배출구(124)로 배출된다. 즉, 상기 조절 장치(121)는 상기 재생반응기(120)에서 재생반응에 의해 분리된 이산화탄소(CO2)의 배출을 용이하게 하는 역할을 한다. The second outlet 124 is located on the upper side of one side of the regeneration reactor 120 and below the slope 121 a of the regulator 121. Therefore, the carbon dioxide (CO 2 ) is discharged to the second discharge port 124 along the inclined surface 121 a of the regulating device 121. That is, the regulator 121 facilitates the discharge of carbon dioxide (CO 2 ) separated by the regeneration reaction in the regeneration reactor 120.

상기 슬라이드 판(125)은 상기 재생반응기(120)의 하면에 형성되며, 상기 재생된 흡수제를 쿨러(130)로 이동시키는 역할을 한다. 일반적으로, 흡수제를 재생하기 위해선 일정시간이 소요되므로, 흡수제의 충분한 재생을 위해선 흡수제의 이동을 조절할 수 있는 수단이 필요하다. 즉, 상기 흡수제가 재생되는 동안에는 상기 슬라이드 판(125)을 닫아서 흡수제가 쿨러(130)로 이동하지 못하게 하고, 상기 흡수제의 재생이 완료되면 상기 슬라이드 판(125)을 열어서 재생된 흡수제를 쿨러(130)로 이동시킨다.
The slide plate 125 is formed on the lower surface of the regeneration reactor 120 and serves to move the regenerated absorbent to the cooler 130. Generally, since it takes a certain time to regenerate the absorbent, means for regulating the movement of the absorbent is necessary for sufficient regeneration of the absorbent. That is, while the absorbent is being regenerated, the slide plate 125 is closed to prevent the absorbent from moving to the cooler 130. When the regeneration of the absorbent is completed, the slide plate 125 is opened to cool the regenerated absorbent to the cooler 130 .

상기 쿨러(130)는 상기 재생반응기(120)의 하부에 위치하며, 상기 재생반응기(120)에서 재생된 흡수제를 냉각시킨다. 상기 쿨러(130)는 상기 흡수제를 60℃ 이하로 냉각시킬 수 있다. 이는 상기 흡수제가 상기 흡수반응기(110)에서 이산화탄소(CO2)를 포집하기에 적당한 온도이다. 이론적으로, 흡수반응기(110)에서 반응온도가 낮을수록 이산화탄소(CO2)의 흡수가 유리하다. 또한, 상기 쿨러(130)는 하부로 갈수록 입구가 좁아지는 깔때기 형태로 형성되어, 상기 흡수제를 한곳으로 모아 후술되는 이송설비(140)가 흡수제를 상기 흡수반응기(110)로 용이하게 이동시키게 할 수 있다. 또한, 상기 쿨러(130)는 공랭식, 수랭식, 유랭식 또는 가스 냉각식으로 상기 흡수제를 냉각할 수 있으나, 본 발명에서 그 방법을 한정하는 것은 아니다. 이와 같이, 상기 쿨러(130)가 흡수제를 냉각시킴으로써, 이산화탄소(CO2) 포집률을 향상시킬 수 있다. The cooler 130 is located below the regeneration reactor 120 and cools the regenerated absorbent in the regeneration reactor 120. The cooler 130 can cool the absorbent to 60 ° C or less. This is the temperature at which the absorbent is suitable for capturing carbon dioxide (CO 2 ) in the absorption reactor 110. Theoretically, the lower the reaction temperature in the absorption reactor 110, the better the absorption of carbon dioxide (CO 2 ). In addition, the cooler 130 is formed in a funnel shape that narrows the entrance toward the lower part, so that the transfer device 140, which will be described later, collects the absorbent in one place and can easily move the absorbent to the absorption reactor 110 have. In addition, the cooler 130 can cool the absorbent by air-cooling, water-cooling, oil-cooling or gas-cooling, but the present invention is not limited thereto. As described above, the cooler 130 can cool the absorbent, thereby improving the carbon dioxide (CO 2 ) collection rate.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 포집 장치(100)는 상기 흡수반응기(110), 재생반응기(120) 및 쿨러(130)를 일체형으로 형성한다. 따라서, 각각을 연결하는 구성요소가 불필요하므로, 전체적인 크기를 줄일 수 있으며 그에 따른 비용을 감소할 수 있다.
In addition, the carbon dioxide capture device 100 according to the present invention integrally forms the absorption reactor 110, the regeneration reactor 120, and the cooler 130. Thus, since the components connecting each are unnecessary, the overall size can be reduced and the cost can be reduced accordingly.

상기 이송설비(140)는 상기 쿨러(130)의 하부와 상기 흡수반응기(110)의 상부를 연결하며, 상기 쿨러(130)에서 냉각된 흡수제를 상기 흡수반응기(110) 내의 흡수제 저장소(111)로 이송하는 역할을 한다. 상기 이송설비(140)는 상기 흡수반응기(110)에서 낙하되는 흡수제의 양과 동일한 양을 상기 흡수제 저장소로 이송한다. 상기 이송설비(140)는 고체를 하부에서 상부로 이송시킬 수 있는 설비로서, 예를 들면, 나사 기어(screw gear)식, 컨베이어(conveyor)식 또는 송풍기(blower)식과 같은 방식으로 구현될 수 있다.
The transfer facility 140 connects the lower part of the cooler 130 and the upper part of the absorption reactor 110 and controls the absorption agent cooled in the cooler 130 to the absorbent storage 111 in the absorption reactor 110 It serves to transfer. The transfer facility 140 transfers an amount equal to the amount of the absorbent dropped in the absorption reactor 110 to the absorbent reservoir. The transfer facility 140 may be implemented in a manner such as a screw gear type, a conveyor type, or a blower type, which can transfer the solid from the lower part to the upper part .

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치(100)는 흡수반응기(110), 재생반응기(120) 및 쿨러(130)를 일체형으로 형성함으로써, 포집 장치의 전체적인 크기를 줄여 부지면적을 줄일 수 있으며, 그에 따른 비용을 절감할 수 있다.As described above, the carbon dioxide collecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes the absorption reactor 110, the regenerating reactor 120, and the cooler 130 integrally, thereby reducing the overall size of the collecting apparatus, The cost can be reduced.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치(100)는 재생된 흡수제를 냉각시키는 쿨러(130)를 포함함으로써, 흡수제의 이산화탄소 포집률을 향상시킬 수 있다.In addition, the carbon dioxide capture device 100 according to an embodiment of the present invention includes the cooler 130 that cools the regenerated absorbent, thereby improving the carbon dioxide capture rate of the absorbent.

또한, 본 발명이 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치(100)는 흡수반응기(110)에 일어나는 흡수반응에서 발생된 반응열을 활용함으로써, 재생반응기(120)에서 필요한 재생에너지를 줄일 수 있다. In addition, the carbon dioxide capture device 100 according to an embodiment of the present invention can reduce the regeneration energy required in the regeneration reactor 120 by utilizing the heat of reaction generated in the absorption reaction occurring in the absorption reactor 110.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치(100)는 일측에서 타측으로 경사진 조절 장치(121)가 형성된 재생반응기(120)를 포함함으로써, 흡수제의 재생반응을 활발하게 하며, 이산화탄소의 배출을 용이하게 할 수 있다.
In addition, the carbon dioxide capture device 100 according to an embodiment of the present invention includes a regeneration reactor 120 having a control device 121 inclined from one side to the other side, thereby activating the regeneration reaction of the absorbent, It is possible to facilitate discharge.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집 장치의 이산화탄소 포집 방법을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of collecting carbon dioxide in a carbon dioxide collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 다른 이산화탄소 포집 장치의 이산화탄소 포집 방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 3, the carbon dioxide capture method of the carbon dioxide capture device according to an embodiment of the present invention will be described as follows.

먼저, 흡수반응기(110) 내에 위치한 흡수제 저장소(111)에서 흡수제가 낙하하고, 흡수반응기(110)의 하단 측부에서 주입되는 배가스가 제 1 분산판(113)을 통해 흡수반응기(110)의 상부로 분사된다. 상기 흡수제와 배가스가 향류식으로 접촉하여, 상기 흡수제가 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 포집한다(S1).First, the absorbent falls from the absorbent reservoir 111 located in the absorption reactor 110 and the exhaust gas injected from the lower end of the absorption reactor 110 flows through the first dispersion plate 113 to the upper portion of the absorption reactor 110 . The absorbent contacts the flue gas in a countercurrent manner, and the absorbent collects carbon dioxide (CO 2 ) contained in the flue gas (Sl).

다음으로, 상기 이산화탄소(CO2)를 흡수한 흡수제는 재생반응기(120)로 이동한다. 상기 이산화탄소(CO2)를 흡수한 흡수제는 재생반응기(120)의 상부에 형성된 조절 장치(121)를 따라서 재생반응기(120)의 일측으로 유입된다. 상기 이산화탄소(CO2)를 흡수한 흡수제는 상기 재생반응기(120)의 하단 측부에서 주입되며 재생반응기(120)의 하면 및 측면에 형성된 제 2 분산판(123)을 통해 재생반응기(120)의 내부로 분사된 유동화 가스와 반응하여, 상기 흡수제로부터 이산화탄소(CO2)를 분리한다(S2). Next, the absorbent absorbing the carbon dioxide (CO 2 ) moves to the regeneration reactor 120. The absorbent having absorbed the carbon dioxide (CO 2 ) is introduced into one side of the regeneration reactor 120 along the regulator 121 formed in the upper part of the regeneration reactor 120. The absorbent absorbing the carbon dioxide (CO 2 ) is injected from the lower side of the regeneration reactor 120 and is injected into the regeneration reactor 120 through the second dispersion plate 123 formed on the lower surface and the side surface of the regeneration reactor 120. (CO 2 ) from the absorbent (S 2).

다음으로, 상기 이산화탄소(CO2)가 분리된 흡수제는 쿨러(130)로 이동하여 60℃ 이하로 냉각된다(S3). 이때, 상기 흡수제는 상기 재생반응기(120)의 하부에 형성된 슬라이드 판(125)을 통해서 쿨러(130)로 이동된다. 상기 쿨러(130)에서 냉각된 흡수제는 이송설비(140)를 통해 상기 흡수제 저장소(111)로 이동된다(S4). 상기 흡수제는 상기와 같은 과정을 반복하여 사용된다.
Next, the absorbent in which the carbon dioxide (CO 2 ) is separated moves to the cooler 130 and is cooled to 60 ° C or less (S 3). At this time, the absorbent is moved to the cooler 130 through the slide plate 125 formed in the lower part of the regeneration reactor 120. The absorbent cooled in the cooler 130 is transferred to the absorbent reservoir 111 through the transfer facility 140 (S4). The absorbent is used repeatedly as described above.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이산화탄소 포집 장치 및 그의 이산화탄소 포집 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 이산화탄소 포집 장치 110: 흡수반응기
111: 흡수제 저장소 112: 배가스 주입구
113: 제 1 분산판 114: 제 1 배출구
120: 재생반응기 121: 조절 장치
122: 유동화 가스 주입구 123: 제 2 분산판
124: 제 2 배출구 125: 슬라이드 판
130: 쿨러 140: 이송설비100: Carbon dioxide capture device 110: Absorption reactor
111: absorbent reservoir 112: flue gas inlet
113: first distributor plate 114: first outlet
120: regeneration reactor 121: regulator
122: fluidizing gas inlet port 123: second dispersion plate
124: second outlet 125: slide plate
130: Cooler 140: Transfer facility

Claims (10)

흡수제가 저장되는 흡수제 저장소를 포함하며, 상기 흡수제가 낙하하면서 측부에서 주입되는 배가스와 향류식으로 접촉하여 이산화탄소를 포집하는 흡수반응기;
상기 흡수반응기의 하부에 위치하며, 상기 이산화탄소를 포집한 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 재생반응기;
상기 재생반응기의 하부에 위치하며, 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제를 냉각시키는 쿨러; 및
상기 쿨러의 하부와 상기 흡수반응기의 상부에 연결되어, 상기 쿨러에서 냉각된 흡수제를 상기 흡수제 저장소로 이송시키는 이송설비를 포함하고,
상기 흡수반응기, 재생반응기 및 쿨러는 일체형으로 형성되며,
상기 재생반응기의 하면에는 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제가 상기 쿨러로 이동하는 것을 조절할 수 있는 슬라이드 판이 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.An absorption reactor including an absorbent reservoir in which an absorbent is stored, the absorbent reactor contacting the absorbent with a flue gas injected at the side while dropping the absorbent in a countercurrent manner to collect carbon dioxide;
A regeneration reactor located below the absorption reactor and separating carbon dioxide from the absorbent trapped by the carbon dioxide;
A cooler positioned below the regeneration reactor for cooling the absorbent with the carbon dioxide separated; And
And a transfer facility connected to a lower portion of the cooler and an upper portion of the absorption reactor for transferring the absorbent cooled in the cooler to the absorbent reservoir,
The absorption reactor, the regeneration reactor, and the cooler are integrally formed,
Wherein a slide plate is formed on a lower surface of the regeneration reactor so as to control the movement of the absorbent into which the carbon dioxide is separated to the cooler. 제 1 항에 있어서,
상기 흡수반응기의 하면에는 제 1 분산판이 더 형성되며, 상기 제 1 분산판은 상기 흡수반응기의 측부에서 주입되는 배가스를 상부로 분사시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
Wherein a first dispersion plate is further formed on a lower surface of the absorption reactor, and the first dispersion plate injects an exhaust gas injected from the side of the absorption reactor to an upper portion thereof. 제 1 항에 있어서,
상기 흡수반응기의 상단에는 제 1 배출구가 더 형성되며, 상기 제 1 배출구는 상기 흡수제와 반응하지 않는 배가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
Wherein a first outlet is further formed at an upper end of the absorption reactor, and the first outlet discharges an exhaust gas that does not react with the absorbent. 제 1 항에 있어서,
상기 재생반응기의 상부에는 조절 장치가 형성되며,
상기 조절 장치는
상기 재생반응기의 일측에서 타측으로 경사지게 형성된 경사면과,
상기 경사면으로부터 연장되어 상기 재생반응기의 하면과 수직한 수직면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
A regulating device is formed on the regenerating reactor,
The adjustment device
An inclined surface inclined from one side of the regenerating reactor to the other side,
And a vertical surface extending from the inclined surface and perpendicular to a lower surface of the regeneration reactor. 제 4 항에 있어서,
상기 경사면은 상기 재생반응기의 일측에서 타측으로 갈수록 높이가 낮아지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the inclined surface is lowered in height from one side to the other side of the regeneration reactor. 제 4 항에 있어서,
상기 흡수반응기에서 이산화탄소를 포집한 흡수제는 상기 경사면의 상면을 따라서 상기 재생반응기의 타측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the absorbent collecting the carbon dioxide in the absorption reactor moves to the other side of the regeneration reactor along the upper surface of the slope. 제 4 항에 있어서,
상기 재생반응기의 상단 측부에 위치하며 상기 경사면의 하부에 형성된 제 2 배출구를 더 포함하며, 상기 재생반응기에서 분리된 이산화탄소는 상기 경사면의 하면을 따라서 상기 제 2 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.5. The method of claim 4,
Further comprising a second outlet located at an upper end of the regeneration reactor and formed at a lower portion of the slope, wherein the carbon dioxide separated from the regeneration reactor is discharged to the second outlet through the lower surface of the slope. Device. 제 1 항에 있어서,
상기 재생반응기의 하부에는 측면에서 주입되는 유동화 가스를 상부로 분사시키는 제 2 분산판이 더 형성되며,
상기 제 2 분산판은
상기 재생반응기의 하부에 형성된 제 1 영역; 및
상기 재생반응기의 측면에 형성된 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
A second dispersion plate for spraying the fluidizing gas injected from the side to the upper portion is further formed in the lower portion of the regeneration reactor,
The second diffuser plate
A first region formed in a lower portion of the regeneration reactor; And
And a second region formed on a side surface of the regeneration reactor. 삭제delete 흡수제 저장소에 저장된 흡수제가 흡수반응기 내로 낙하하면서 측부에서 주입되는 배가스와 향류식으로 접촉하여 이산화탄소를 포집하는 단계;
상기 흡수반응기의 하부에 위치한 재생반응기에서 상기 이산화탄소를 포집한 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 단계;
상기 재생반응기의 하부에 위치한 쿨러에서 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제를 냉각시키는 단계; 및
상기 냉각된 흡수제를 상기 흡수제 저장소로 이송시키는 단계를 포함하고,
상기 흡수반응기, 재생반응기 및 쿨러는 일체형으로 형성되며,
상기 재생반응기의 하면에는 상기 이산화탄소가 분리된 흡수제가 상기 쿨러로 이동하는 것을 조절할 수 있는 슬라이드 판이 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집 장치의 이산화탄소 포집 방법.Collecting carbon dioxide by contacting the absorbent stored in the absorbent reservoir countercurrently with the exhaust gas injected from the side while falling into the absorption reactor;
Separating the carbon dioxide from the absorbent trapping the carbon dioxide in a regeneration reactor located below the absorption reactor;
Cooling the separated absorbent in the cooler located below the regeneration reactor; And
And transferring the cooled absorbent to the absorbent reservoir,
The absorption reactor, the regeneration reactor, and the cooler are integrally formed,
And a slide plate capable of controlling movement of the absorbent separated from the carbon dioxide to the cooler is formed on a lower surface of the regeneration reactor.
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