KR101958293B1 - Apparatus for removing carbon dioxide for capturing carbon dioxide - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 함유 배가스 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑; 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스를 배출하는 탈거탑; 및 상기 이산화탄소 함유 흡수액이 상기 흡수탑에서 탈거탑으로 이송되는 이송관을 포함하며, 상기 이송관은 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 보온하는 보온수단을 구비하는 이산화탄소 제거장치를 제공한다.

본 발명의 이산화탄소 제거장치를 사용함으로써, 이산화탄소 포집 및 탈거 공정에 소모되는 에너지를 획기적으로 줄일 수 있으며, 탈거탑의 용량을 작게 설계할 수 있다.The present invention relates to an absorption tower, which is supplied with a carbon dioxide-containing exhaust gas and an absorption liquid and absorbs carbon dioxide from the carbon dioxide-containing exhaust gas by the absorption liquid; A stripping tower to which the carbon dioxide-containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide is supplied and which discharges carbon dioxide-containing gas including carbon dioxide vaporized from the carbon dioxide-containing absorbing liquid; And a transfer pipe through which the carbon dioxide-containing absorption liquid is transferred from the absorption tower to the deasphalting tower, wherein the transfer tube has a warming means for warming the carbon dioxide-containing absorption liquid.

By using the carbon dioxide removing device of the present invention, the energy consumed in the carbon dioxide capture and removal process can be drastically reduced, and the capacity of the stripping tower can be designed to be small.

Description

이산화탄소 포집을 위한 이산화탄소 제거장치{Apparatus for removing carbon dioxide for capturing carbon dioxide}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon dioxide removal apparatus for capturing carbon dioxide,

본 발명은 이산화탄소 포집을 위한 흡수 및 탈거장치에 관한 것이다.The present invention relates to an absorption and removal device for carbon dioxide capture.

최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 줄이기 위해 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다. 화학적 흡수법은 흡수액을 사용하여 이산화탄소를 제거하는 것으로서, 높은 효율과 안정적인 공정때문에 가장 많이 연구되고 있다. Recently, efforts to collect and store greenhouse gases, the causative substance of global warming, have been racing internationally. In particular, in order to reduce carbon dioxide, which is an acid gas in the greenhouse gas, many techniques such as chemical absorption, adsorption, membrane separation, and deep sea cooling have been developed. The chemical absorption method removes carbon dioxide by using an absorption liquid, and is most studied because of its high efficiency and stable process.

화학적 흡수액을 이용한 일반적인 이산화탄소 흡수 및 탈거 공정에 따르면, 도 1과 같이 흡수탑과 탈거탑을 구비한다. 흡수탑에는 이산화탄소 함유 배가스와 흡수액이 공급되며, 상기 배가스 내의 이산화탄소는 화학반응에 의해 흡수액에 흡수된다. 이산화탄소가 제거된 배가스는 흡수탑 상부로 배출되며, 상기 이산화탄소를 포집한 이산화탄소 함유 흡수액은 흡수탑 하부로 이동하여 탈거탑으로 이송되고, 이를 이산화탄소 흡수 공정이라 한다.According to a general carbon dioxide absorption and removal process using a chemical absorption liquid, an absorption tower and a demoulding tower are provided as shown in FIG. The absorption tower is supplied with a carbon dioxide-containing exhaust gas and an absorption liquid, and the carbon dioxide in the exhaust gas is absorbed into the absorption liquid by a chemical reaction. The carbon dioxide-depleted flue gas is discharged to the top of the absorption tower, and the carbon dioxide-containing absorption liquid that has collected the carbon dioxide is transferred to the lower part of the absorption tower and transferred to the deodorization tower.

상기 탈거탑에서 상기 이산화탄소 함유 흡수액이 가열되어 흡수액으로부터 이산화탄소가 분리되어 배출됨으로써 이산화탄소를 포집하게 되며, 상기 흡수액으로터 분리된 이산화탄소는 탈거탑 상부로 배출되며, 이산화탄소가 분리된 흡수액은 흡수탑으로 이송되어 재사용된다. 이를 탈거공정 또는 흡수액의 재생공정이라 한다.The carbon dioxide-containing absorption liquid is heated in the stripping tower and carbon dioxide is separated from the absorption liquid and is discharged to collect carbon dioxide. Carbon dioxide separated from the absorption liquid is discharged to the upper part of the stripping tower, and the absorbed liquid, And reused. This is called the stripping process or the regeneration process of the absorbent.

상기 탈거탑에서 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거하는 공정은 이산화탄소 함유 흡수액을 가열함으로써 이산화탄소를 기화시켜 분리하게 된다. 이 때 이산화탄소의 기화를 위해 100~140℃의 높은 온도가 요구되며, 이러한 온도를 유지하기 위해 많은 열에너지가 소모되고 있다. In the step of removing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorption liquid in the demoulding tower, carbon dioxide is vaporized by heating the carbon dioxide-containing absorption liquid. At this time, a high temperature of 100 to 140 ° C. is required to vaporize carbon dioxide, and a lot of heat energy is consumed to maintain such a temperature.

따라서, 상기 이산화탄소 흡수 및 탈거공정에서 소모되는 에너지를 줄이기 위한 관련 공정의 개발이 요구되고 있다.Therefore, development of a related process for reducing the energy consumed in the carbon dioxide absorption and removal processes is required.

본 발명의 한 측면은 탈거 공정에서 사용되는 에너지 소모량을 줄이면서 탈거 효율을 높일 수 있는 이산화탄소 제거장치를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a carbon dioxide removing device capable of reducing the energy consumption and removing efficiency of the gas-removing process.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 이산화탄소 함유 배가스 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑; 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스를 배출하는 탈거탑; 및 상기 이산화탄소 함유 흡수액이 상기 흡수탑에서 탈거탑으로 이송되는 이송관을 포함하며, 상기 이송관은 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 보온하는 보온수단을 구비하는 이산화탄소 제거장치가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided an absorption tower, which is supplied with a carbon dioxide-containing flue gas and an absorption liquid, and which absorbs carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas by the absorption liquid; A stripping tower to which the carbon dioxide-containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide is supplied and which discharges carbon dioxide-containing gas including carbon dioxide vaporized from the carbon dioxide-containing absorbing liquid; And a transfer pipe through which the carbon dioxide-containing absorbing liquid is transferred from the absorption tower to the deasphalting tower, wherein the transfer tube includes a warming means for warming the carbon dioxide-containing absorbing liquid.

상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액을 저장하는 저장조를 구비하며, 상기 저장조는 보온수단에 의해 보온될 수 있다.The absorption tower has a storage tank for storing a carbon dioxide-containing absorption liquid, and the storage tank can be kept warm by a warming means.

상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액이 배출되는 배출구가 존재하는 하부가 보온수단에 의해 보온될 수 있다.In the absorption tower, the lower part where the discharge port through which the carbon dioxide-containing absorption liquid is discharged can be kept warm by the thermal insulation means.

상기 보온수단은 에어로젤, 폴리우레탄폼, 그라스울, 미네랄울, 칼슘실리케이트 및 퍼라이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.The warming means may be any of airgel, polyurethane foam, glass wool, mineral wool, calcium silicate and perlite, or a combination thereof.

상기 이산화탄소 제거장치는 상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 함유 가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removing device may further include a heat exchanger for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing gas discharged from the deodorizer with the carbon dioxide-containing absorbed liquid transferred through the transfer pipe.

상기 이산화탄소 제거장치는 열교환된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removing device may further include a condenser for condensing the water contained in the heat-exchanged carbon dioxide-containing gas.

상기 이산화탄소 제거장치는 스팀을 사용하여 탈거탑에 열에너지를 공급하고, 상기 스팀이 응축된 스팀응축수를 배출하는 리보일러 및 상기 리보일러에서 배출되는 스팀 응축수의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removing apparatus includes a reboiler for supplying heat energy to a deodorizing tower using steam, a steam reboiler for discharging steam condensed water, and a steam generator for generating heat of steam condensate discharged from the reboiler, And a heat exchanger for exchanging heat with the absorption liquid.

상기 이산화탄소 제거장치는 상기 흡수탑으로 공급되는 이산화탄소 함유 배가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removing device may further include a heat exchanger for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing flue gas supplied to the absorption tower to the carbon dioxide-containing absorption liquid transferred through the transfer pipe.

상기 이산화탄소 제거장치의 상기 이송관은 상기 열교환기에 의해 열교환된 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소 함유 가스를 분리하는 기액분리장치를 더 구비할수 있다.The conveying pipe of the carbon dioxide removing device may further include a gas-liquid separating device for separating the carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide-containing absorbing solution heat-exchanged by the heat exchanger.

상기 이산화탄소 제거장치는 상기 분리된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 구비할 수 있다.The carbon dioxide removing device may include a condenser for condensing the water contained in the separated carbon dioxide-containing gas.

본 발명의 이산화탄소 제거장치를 사용함으로써, 이산화탄소 포집 및 탈거 공정에 소모되는 에너지를 획기적으로 줄일 수 있으며, 탈거탑의 용량을 작게 설계할 수 있다.By using the carbon dioxide removing device of the present invention, the energy consumed in the carbon dioxide capture and removal process can be drastically reduced, and the capacity of the stripping tower can be designed to be small.

도 1은 종래의 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 이송관, 저장조 및 흡수탑 하부에 보온수단이 구비되어 있고, 기액분리장치를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 이산화탄소 함유 배가스 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 이산화탄소 함유 가스 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 스팀응축수 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 이산화탄소 함유 가스 열교환기 및 스팀응축수 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 1 schematically shows a conventional carbon dioxide removing device.
2 schematically shows a carbon dioxide removing device having a transfer pipe, a storage tank, and an insulating means provided under the absorption tower and further comprising a gas-liquid separator.
3 schematically shows a carbon dioxide removing apparatus equipped with a carbon dioxide-containing exhaust gas heat exchanger.
4 schematically shows a carbon dioxide removing device equipped with a carbon dioxide-containing gas heat exchanger.
FIG. 5 schematically shows a carbon dioxide removing device equipped with a steam condensate heat exchanger.
FIG. 6 schematically shows a carbon dioxide removing apparatus equipped with a carbon dioxide-containing gas heat exchanger and a steam condensate heat exchanger.

본 발명은 이산화탄소 흡수 및 제거 공정에 있어서, 탈거탑에서 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 이산화탄소 제거장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon dioxide removing apparatus capable of reducing energy consumed in a demixing tower in a carbon dioxide absorbing and removing process.

본 발명의 이산화탄소 제거장치는 보온수단을 구비하여 이산화탄소 함유 흡수액이 이송되는 과정에서 발생하는 열손실을 줄일 수 있다. 이하 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
The carbon dioxide removing device of the present invention is equipped with a warming means to reduce the heat loss generated in the process of transporting the carbon dioxide-containing absorbing liquid. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 대한 도면으로서, 보온수단을 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이산화탄소 제거장치는 이산화탄소 함유 배가스(101) 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스(101)로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑(201); 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스(104)를 배출하는 탈거탑(203); 및 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 상기 흡수탑(201)에서 탈거탑(203)으로 이송되는 이송관(302)을 포함하며, 상기 이송관(302)은 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 보온하는 보온수단을 구비한다.
FIG. 2 is a diagram of an embodiment of the present invention, schematically showing a carbon dioxide removing device having a warming means. FIG. 2, the carbon dioxide removing device includes an absorption tower 201 to which carbon dioxide-containing flue gas 101 and an absorption liquid are supplied and which absorbs carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas 101 by the absorption liquid; A deodorization tower 203 to which the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 absorbing the carbon dioxide is supplied and which discharges the carbon dioxide-containing gas 104 containing carbon dioxide vaporized from the carbon dioxide-containing absorption liquid 103; And a transfer pipe 302 through which the carbon dioxide-containing absorbing liquid 103 is transferred from the absorption tower 201 to a stripping tower 203. The transferring pipe 302 warms up the carbon dioxide-containing absorbing liquid 103 And a warming means.

상기 흡수탑(201)에 이산화탄소 함유 배가스(101)와 흡수액이 공급되면, 흡수탑(201) 내부에서 상기 이산화탄소 함유 배가스(101)와 흡수액이 접촉하여, 흡수액에 이산화탄소가 흡수된다. 이산화탄소가 흡수액에 흡수되는 반응은 발열반응으로, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 온도가 상승하게 된다. 본 발명의 이산화탄소 제거장치는 상기 승온된 이산화탄소 함유 흡수액(103)의 열에너지가 손실되지 않도록 보온수단을 구비함으로써 탈거탑에서 소모되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
When the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 and the absorption liquid are supplied to the absorption tower 201, the absorption liquid comes into contact with the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 inside the absorption tower 201, and carbon dioxide is absorbed into the absorption liquid. The reaction in which the carbon dioxide is absorbed into the absorbing liquid is an exothermic reaction, and the temperature of the carbon dioxide-containing absorbing liquid 103 in which the carbon dioxide is absorbed is increased. The carbon dioxide removing apparatus of the present invention can reduce the energy consumed in the demolition tower by providing the warming means so that the heat energy of the heated carbon dioxide-containing absorbing liquid 103 is not lost.

상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 흡수탑(201) 하부에서 배출되어 탈거탑으로 이송되며, 이산화탄소가 제거된 배가스(109)는 흡수탑(201) 상부로 이동하여 배출될 수 있다.
The carbon dioxide-containing absorbing liquid 103 absorbing the carbon dioxide is discharged from the lower part of the absorption tower 201 and transferred to the demolition tower. The exhaust gas 109 from which the carbon dioxide has been removed can be moved to the upper part of the absorption tower 201 and discharged.

이 때 상기 흡수탑(201)에서 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 배출되어 탈거탑(203)으로 이송되는 과정에서, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 통과하는 모든 흡수탑(201) 장비에 보온 수단이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡수탑(201)은 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 저장하는 저장조(301)를 구비하며, 상기 저장조(301)는 보온수단에 의해 보온될 수 있다. 또한, 흡수탑(201) 하부에서 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 배출되는 배출구는 흡수탑(201) 하부에 존재할 수 있는데, 상기 배출구가 존재하는 흡수탑(201) 하부도 보온수단에 의해 보온될 수 있다.
At this time, in the process of discharging the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 from the absorption tower 201 and transferring the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 to the deodorization tower 203, all of the absorption tower 201 through which the carbon dioxide- . For example, the absorption tower 201 includes a storage tank 301 for storing the carbon dioxide-containing absorption liquid 103, and the storage tank 301 can be kept warm by a thermal insulation means. An outlet through which the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is discharged from the lower part of the absorption tower 201 may exist below the absorption tower 201. The lower part of the absorption tower 201 in which the discharge port exists may also be maintained by the thermal insulation means have.

상기 흡수탑(201)에서 배출되어 탈거탑(203)으로 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 이송관(302)을 통하여 이송되는데, 상기 이송관(302)은 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 보온하는 보온수단을 구비할 수 있다. 상기 보온수단에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)의 열에너지가 손실되는 것을 방지하여 탈거탑에서 소모되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
The carbon dioxide-containing absorption liquid 103 discharged from the absorption tower 201 and transferred to the demolition tower 203 is conveyed through the conveyance pipe 302. The conveyance pipe 302 conveys the carbon dioxide- The heating means may be provided. The thermal energy of the carbon dioxide-containing absorbing liquid 103 can be prevented from being lost by the warming means, and the energy consumed in the demolition tower can be reduced.

상기 이송관(302), 저장조(301) 및 흡수탑(201) 하부를 보온하는 보온수단은 에어로젤, 폴리우레탄폼, 그라스울, 미네랄울, 칼슘실리케이트 및 퍼라이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않으며, 통상의 기술자가 용이하게 사용할 수 있는 보온수단을 이용할 수 있다.
The heating means for keeping the bottom of the transfer pipe 302, the storage tank 301 and the absorption tower 201 warm may be any one of airgel, polyurethane foam, glass wool, mineral wool, calcium silicate and perlite or a combination thereof. However, the present invention is not limited to this, and a warming means that can be easily used by an ordinary technician can be used.

상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 이송관(302)을 거쳐 탈거탑(203)에 공급되는데, 탈거탑(203)에서는 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 가열되어, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 이산화탄소를 기화시키는 공정이 이루어지게 되며, 이 때 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)의 온도는 예를 들어 110~140℃일 수 있다. 상기 조건을 만족시키기 위해 리보일러(204)로부터 열이 공급될 수 있다. 상기 리보일러(204)는 고온의 스팀(107)이 공급되어, 스팀(107)의 열을 탈거탑(203)에 전달하게 된다. 상기 스팀(107)의 열은 탈거탑(203)에서 리보일러(204)로 공급되는 흡수액(110)을 가열하게 되며, 리보일러(204)에 의해 가열된 흡수액(111)이 탈거탑(203)으로 이송되어 열이 전달된다. 열원에 해당하는 고온의 스팀(107)은 상기의 방식으로 탈거탑(203)에 열을 전달한 후, 스팀응축수(108)가 되어 리보일러(204)에서 배출된다.
The absorption liquid 103 containing carbon dioxide is supplied to the demolition tower 203 through the transfer pipe 302. The carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is heated in the demolition tower 203 to remove carbon dioxide And the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 may be, for example, 110 to 140 ° C. Heat can be supplied from the reboiler 204 to satisfy the above condition. The reboiler 204 is supplied with high-temperature steam 107 to transfer the heat of the steam 107 to the de-loading tower 203. The heat of the steam 107 heats the absorption liquid 110 supplied from the stripping tower 203 to the reboiler 204 and the absorption liquid 111 heated by the reboiler 204 flows into the deodorizer 203, And the heat is transferred. The high-temperature steam 107 corresponding to the heat source transfers heat to the demolition tower 203 in the above-described manner, and then the steam is discharged as steam condensate 108 from the reboiler 204.

상기 탈거탑(203)의 공정에 의해 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스(104)는 탈거탑(203) 상부로 배출된다. 이산화탄소가 탈거된 흡수액, 즉 재생된 흡수액(102)은 탈거탑(203) 하부로 배출되어 흡수탑(201)으로 이송된다. 흡수탑(201)으로 이송된 흡수액(102)은 이산화탄소 흡수 공정에 재사용된다.
The carbon dioxide-containing gas 104 containing carbon dioxide vaporized from the carbon dioxide-containing absorbent 103 is discharged to the upper portion of the stripping tower 203 by the process of the above-mentioned demolition tower 203. The recovered absorption liquid 102 from which the carbon dioxide has been removed, that is, the regenerated absorption liquid 102, is discharged to the lower part of the demolition tower 203 and transferred to the absorption tower 201. The absorption liquid 102 transferred to the absorption tower 201 is reused in the carbon dioxide absorption process.

상기 탈거탑(203)에서 재생된 흡수액(102)은, 재생과정에서 열에너지를 공급받게 되며, 이 때 재생된 흡수액(102)은 예를 들어 80~140℃일 수 있다. 따라서, 상기 재생된 흡수액(102)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(202)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
The absorption liquid 102 regenerated in the stripping tower 203 is supplied with heat energy during the regeneration process, and the regenerated absorption liquid 102 may be, for example, 80 to 140 ° C. Therefore, it is possible to provide a heat exchanger 202 for heat-exchanging the heat of the regenerated absorption liquid 102 with the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 transferred through the transfer pipe 302. Further, the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 is raised, and a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent 103 is vaporized.

상기 이산화탄소 제거장치는 탈거탑(203)에서 재생되는 흡수액의 열 또는 흡수탑(201) 및 탈거탑(203)으로 유입되거나, 그로부터 배출되는 각종 가스의 열을 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기를 추가로 구비할 수 있다. 상기 열교환기에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되므로, 재생탑에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 이산화탄소가 기화된다.
The carbon dioxide removing device exchanges the heat of the absorption liquid regenerated by the demounting tower 203 or the heat of various gases introduced into or discharged from the absorption tower 201 and the demounting tower 203 into the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 A heat exchanger may be additionally provided. Since the carbon dioxide-containing absorbent 103 is heated by the heat exchanger, heat energy consumed in the regeneration tower can be reduced. Further, the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 is raised, and carbon dioxide is vaporized from the carbon dioxide-containing absorbent 103.

도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 대한 도면으로서, 이산화탄소 함유 배가스(101)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(401)를 추가로 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 흡수탑(201)으로 공급되는 이산화탄소 함유 배가스(101)는 고온이며, 예를 들어 100~120℃일 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(401)에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 승온시켜 탈거탑(203)에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
3 is a view of another embodiment of the present invention. The heat exchanger 401 for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 to the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 transferred through the transfer pipe 302 is added FIG. 2 is a schematic view showing a carbon dioxide removing device provided with The carbon dioxide-containing exhaust gas 101 supplied to the absorption tower 201 is high temperature, and may be, for example, 100 to 120 ° C. Therefore, the heat exchanger (401) can raise the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent (103) to reduce the heat energy consumed in the degassing tower (203). Further, the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 is raised, and a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent 103 is vaporized.

도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 대한 도면으로서, 상기 이산화탄소 함유 가스(104)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(402)를 추가로 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 탈거탑(203)에서 배출된 이산화탄소 함유 가스(104)는 탈거탑(203)에서 열에너지를 공급받게 되며, 예를 들어 80~140℃일 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(402)에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 승온시켜 탈거탑(203)에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
4 is a view of another embodiment of the present invention in which a heat exchanger 402 for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing gas 104 to a carbon dioxide-containing absorption liquid 103 transferred through the transfer pipe 302 FIG. 2 is a schematic view showing a carbon dioxide removing device provided additionally. FIG. The carbon dioxide-containing gas 104 discharged from the stripping tower 203 is supplied with thermal energy from the stripping tower 203, and may be, for example, 80 to 140 ° C. Therefore, the heat exchanger 402 can raise the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 to reduce the heat energy consumed in the degassing tower 203. Further, the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 is raised, and a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent 103 is vaporized.

도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 대한 도면으로서, 스팀응축수(108)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(403)를 추가로 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 리보일러(204)에 고온의 스팀(107)이 공급되어 탈거탑(203)에 열에너지를 공급하고, 상기 스팀(107)은 스팀응축수(108)가 되어 리보일러(204)에서 배출되며, 상기 스팀응축수(108)의 온도는 예를 들어 80~100℃일 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(403)에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 승온시켜 탈거탑(203)에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
5 is a diagram of another embodiment of the present invention, further comprising a heat exchanger 403 for heat-exchanging the heat of the steam condensate 108 to the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 transferred through the transfer pipe 302 Fig. 2 is a schematic view showing a carbon dioxide removing device provided in the apparatus; The high temperature steam 107 is supplied to the reboiler 204 to supply heat energy to the demolition tower 203. The steam 107 is discharged as steam condensate 108 from the reboiler 204, The temperature of the steam condensate 108 may be, for example, 80 to 100 ° C. Accordingly, the heat exchanger 403 raises the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 to reduce the heat energy consumed in the degassing tower 203. Further, the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent 103 is raised, and a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent 103 is vaporized.

상기 탈거탑(203)에서 배출된 이산화탄소 함유 가스(104)는, 열교환기를 거쳐 응축기(205)로 이송되거나, 또는 곧바로 응축기(205)로 이송된다. 상기 응축기(205)에서는 상기 이산화탄소 함유 가스(104)에 포함된 물이 응축된다. 상기 이산화탄소 제거장치는 리플럭스 드럼(206)을 추가로 구비하여, 상기 응축기(205)를 통해 응축된 물로부터 기액 분리에 의해 이산화탄소를 제거할 수 있다. 상기 기액 분리된 이산화탄소는 리플럭스 드럼(206) 외부로 배출되는 방식으로 제거되며, 응축된 물은 탈거탑(203)으로 이송되어 흡수액으로 재사용된다.
The carbon dioxide-containing gas 104 discharged from the stripping tower 203 is transferred to the condenser 205 via the heat exchanger or directly to the condenser 205. In the condenser 205, the water contained in the carbon dioxide-containing gas 104 is condensed. The carbon dioxide removing device may further include a reflux drum 206 to remove carbon dioxide by gas-liquid separation from the condensed water through the condenser 205. The gas-liquid separated carbon dioxide is removed in such a manner as to be discharged outside the reflux drum 206, and the condensed water is transferred to the demolition tower 203 and reused as an absorption liquid.

상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 상기 열교환기에 의해 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다. 따라서, 상기 이송관(302)은 상기 이송관(302) 내에 존재하는 이산화탄소 함유 가스를 분리하기 위해 기액분리장치(303)를 더 구비할 수 있다. 기액분리장치(303)에 의해 기화된 이산화탄소가 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 분리되고, 탈거탑(203)에는 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)만 공급된다. 상기 기액분리장치(303)를 사용하면, 탈거탑(203)에 이산화탄소 함유 흡수액(103)만 공급할 수 있으므로, 탈거탑(203)에 소모되는 에너지를 줄이고, 탈거효율을 높일 수 있다.
The carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is heated by the heat exchanger, and a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is vaporized. Therefore, the transfer pipe 302 may further include a gas-liquid separator 303 for separating the carbon dioxide-containing gas present in the transfer pipe 302. The carbon dioxide vaporized by the gas-liquid separator 303 is separated from the carbon dioxide-containing absorption liquid 103, and only the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is supplied to the stripping tower 203. When the gas-liquid separator 303 is used, only the carbon dioxide-containing absorbent 103 can be supplied to the stripping tower 203, so that the energy consumed in the stripping tower 203 can be reduced and the stripping efficiency can be increased.

상기 이산화탄소 제거장치는 기액분리장치(303)에 의해 분리된 이산화탄소 함유 가스(104)에 포함되어 있는 물을 응축하는 응축기(205) 및 상기 응축기(205)를 통해 응축된 물로부터 기액 분리에 의해 이산화탄소를 제거하는 리플럭스 드럼(206)을 추가로 구비할 수 있다.
The carbon dioxide removing device includes a condenser 205 for condensing water contained in the carbon dioxide-containing gas 104 separated by the gas-liquid separator 303 and a condenser 205 for separating carbon dioxide A reflux drum 206 may be further provided.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]
[Example 1]

도 2에 도시된 바와 같이 재생된 흡수액의 열을 상기 이산화탄소 함유 흡수액에 열교환하는 열교환기와 보온수단이 구비된 흡수탑 하부, 저장조 및 이송관을 구비하는 이산화탄소 제거장치에 15wt%의 이산화탄소를 포함하는 40℃의 연소배가스를 2.0N㎥/hr 유량으로 흡수탑 하부에 공급하였다. 또한, 40℃의 20wt% 모노에탄올아민 흡수액을 100㎖/min로 흡수탑 상부에 공급하였다.
As shown in FIG. 2, in the carbon dioxide removing apparatus having a lower portion of the absorption tower provided with a heat exchanger for heat-exchanging heat of the regenerated absorption liquid to the carbon dioxide-containing absorption liquid, a storage tank and a transfer pipe, 40 Was supplied to the lower portion of the absorber at a flow rate of 2.0 Nm < 3 > / hr. In addition, a 20 wt% monoethanolamine absorption liquid at 40 DEG C was supplied at the top of the absorber at 100 mL / min.

상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액을 보온수단이 구비된 흡수탑 하부, 저장조 및 이송관을 통해 탈거탑으로 이송하였다.
The carbon dioxide-containing absorption liquid absorbing the carbon dioxide in the absorption tower was transferred to the deodorization tower through the bottom of the absorption tower equipped with the thermal insulation means, the storage tank and the transfer pipe.

흡수탑으로 공급되기 전의 이산화탄소 함유 배가스와 흡수탑에서 배출된 배가스의 이산화탄소 농도를 가스 분석기를 이용하여 측정하여 이산화탄소 제거율을 계산하였다. 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 탈거탑의 열사용량을 계산하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The carbon dioxide removal rate was calculated by measuring the carbon dioxide concentration of the carbon dioxide-containing exhaust gas before being supplied to the absorption tower and the exhaust gas discharged from the absorption tower using a gas analyzer. The thermal capacity of the degassing tower per ton of carbon dioxide captured when the carbon dioxide removal rate is 90% is calculated, and the results are shown in Table 1 below.

<실시예 2> &Lt; Example 2 >

상기 실시예 1의 설비에, 도 6에 도시된 바와 같이 탈거탑으로부터 배출되는 이산화탄소 함유 가스의 열을 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기, 리보일러의 스팀응축수 열을 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 추가로 구성하였다.
6, a heat exchanger for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing gas discharged from the stripping tower with the carbon dioxide-containing absorbing liquid, a heat exchanger for heat-exchanging the steam condensate heat of the reboiler with the carbon dioxide- Respectively.

그 후, 실시예 1과 동일하게 이산화탄소 제거율을 계산하여, 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 탈거탑의 열사용량 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Thereafter, the carbon dioxide removal rate was calculated in the same manner as in Example 1, and the results of the thermal capacity of the degassing tower per ton of carbon dioxide collected at a carbon dioxide removal rate of 90% are shown in Table 1 below.

<비교예> <Comparative Example>

도 1에 도시된 바와 같이, 흡수탑 하부, 저장조 및 이송관이 보온수단을 구비하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건에서 이산화탄소 제거율을 계산하였으며, 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 탈거탑의 열사용량 결과를 하기 표 1에 나타내었다. As shown in FIG. 1, the carbon dioxide removal rate was calculated under the same conditions as in Example 1, except that the absorption tower bottom, the storage tank, and the transfer pipe were not provided with a thermal insulation means. The carbon dioxide removal rate at 90% Table 1 shows the thermodynamic results of the demolition towers per ton (ton).

보온수단 유무With or without heating means 사용한 열교환기Used heat exchanger 탈거탑 열 사용량
(GJ/ton-CO2)Heat sink heat capacity
(GJ / ton-CO 2 ) 실시예1Example 1 보온Keep warm 1)재생된 흡수액 열교환기1) The regenerated absorption liquid heat exchanger 3.63.6 실시예2Example 2 보온Keep warm 1)재생된 흡수액 열교환기
2)이산화탄소 함유 가스 열교환기
3)스팀응축수 열교환기1) The regenerated absorption liquid heat exchanger
2) A carbon dioxide-containing gas heat exchanger
3) Steam condensate heat exchanger 3.53.5 비교예Comparative Example 미보온Not warm 1)재생된 흡수액 열교환기1) The regenerated absorption liquid heat exchanger 3.83.8

실시예 1 및 비교예의 경우, 보온수단을 사용하지 않은 비교예가 실시예 1에 비해 0.3GJ의 열 에너지를 더 사용하였다. 이로부터, 본 발명의 보온 수단이 구비된 이산화탄소 제거장치는 기존의 이산화탄소 제거장치에 비해 탈거탑에 소모되는 에너지를 절감시킬 수 있음을 알 수 있다.
In the case of the example 1 and the comparative example, the heat energy of 0.3 GJ was further used in the comparative example not using the heat keeping means as compared with the example 1. [ It can be seen from the above that the carbon dioxide removing apparatus provided with the warming means of the present invention can save energy consumed in the demolition tower as compared with the conventional carbon dioxide removing apparatus.

실시예 2는 실시예 1에 이산화탄소 제거 배가스 열교환기 및 응축수 열교환기를 추가로 구비한 것으로서, 실시예 1에 배해 0.1GJ의 열에너지가 절감되는 것을 알 수 있다.
The second embodiment is further provided with the carbon dioxide removal flue gas heat exchanger and the condensate water heat exchanger in the first embodiment, and it can be seen that the thermal energy of 0.1 GJ is saved in the first embodiment.

이와 같은 결과를 볼 때, 본 발명의 이산화탄소 제거장치를 사용하여 탈거탑의 용량을 획기적으로 줄이거나, 탈거탑에 소모되는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다.As a result, it is possible to drastically reduce the capacity of the demolition tower or reduce the amount of energy consumed in the demolition tower by using the carbon dioxide removing apparatus of the present invention.

101: 이산화탄소 함유 배가스
101′: 열교환기를 통과한 이산화탄소 함유 배가스
102: 재생된 흡수액
103: 이산화탄소 함유 흡수액
104: 이산화탄소 함유 가스
105: 이산화탄소
106: 응축수
107: 스팀
108: 스팀응축수
109: 이산화탄소가 제거된 배가스
110: 탈거탑에서 리보일러로 공급되는 흡수액
111: 리보일러에 의해 가열된 흡수액
201: 흡수탑
202: 재생된 흡수액 열교환기
203: 탈거탑
204: 리보일러
205: 응축기
206: 리플럭스 드럼
301: 저장조
302: 보온수단이 구비된 이송관
303: 기액분리장치
401: 이산화탄소 함유 배가스 열교환기
402: 이산화탄소 함유 가스 열교환기
403: 스팀응축수 열교환기101: Carbon dioxide-containing flue gas
101 ': Carbon dioxide-containing flue gas passed through a heat exchanger
102: regenerated absorbed liquid
103: Carbon dioxide-containing absorbed liquid
104: Carbon dioxide-containing gas
105: Carbon dioxide
106: Condensate
107: Steam
108: steam condensate
109: Flue gas with carbon dioxide removed
110: Absorbent supplied from the stripping tower to the reboiler
111: Absorbent heated by reboiler
201: Absorption tower
202: regenerated absorption liquid heat exchanger
203: Removal tower
204: reboiler
205: condenser
206: Reflux drum
301: Storage tank
302: a conveying pipe having a warming means
303: gas-liquid separator
401: Carbon dioxide-containing exhaust gas heat exchanger
402: Carbon dioxide-containing gas heat exchanger
403: Steam condensate heat exchanger

Claims (10)

이산화탄소 함유 배가스 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑;
상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스를 배출하는 탈거탑; 및
상기 이산화탄소 함유 흡수액이 상기 흡수탑에서 탈거탑으로 이송되는 이송관을 포함하며, 상기 이송관은 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 보온하는 보온수단을 구비하고,
상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 함유 가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비하고,
상기 이송관은 상기 열교환기에 의해 열교환된 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소 함유 가스를 분리하는 기액분리장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 제거장치
.An absorption tower to which carbon dioxide-containing flue gas and an absorption liquid are supplied and which absorbs carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas by the absorption liquid;
A stripping tower to which the carbon dioxide-containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide is supplied and which discharges carbon dioxide-containing gas including carbon dioxide vaporized from the carbon dioxide-containing absorbing liquid; And
Wherein the carbon dioxide-containing absorption liquid is transported from the absorption tower to the deasphalting tower, and the transport pipe has a warming means for warming the carbon dioxide-containing absorption liquid,
Further comprising a heat exchanger for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing gas discharged from the demixing tower to the carbon dioxide-containing absorption liquid transferred through the transfer pipe,
Wherein the transfer tube further comprises a gas-liquid separator for separating the carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide-containing absorption liquid heat-exchanged by the heat exchanger,
. 제1 항에 있어서, 상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액을 저장하는 저장조를 구비하며, 상기 저장조는 보온수단에 의해 보온되는 이산화탄소 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the absorption tower has a storage tank for storing a carbon dioxide-containing absorption liquid, and the storage tank is kept warm by a warming means. 제1 항에 있어서, 상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액이 배출되는 배출구가 존재하는 하부가 보온수단에 의해 보온되는 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide removing device according to claim 1, wherein the absorption tower is provided with a lower portion where the discharge port through which the carbon dioxide-containing absorption liquid is discharged is kept warm by the heating means. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보온수단은 에어로젤, 폴리우레탄폼, 그라스울, 미네랄울, 칼슘실리케이트 및 퍼라이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide removing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the warming means is any one of airgel, polyurethane foam, glass wool, mineral wool, calcium silicate and perlite, or a combination thereof. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 열교환된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.2. The carbon dioxide removing device according to claim 1, further comprising a condenser for condensing the water contained in the heat-exchanged carbon dioxide-containing gas. 제1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 제거장치는 스팀을 사용하여 탈거탑에 열에너지를 공급하고, 상기 스팀이 응축된 스팀응축수를 배출하는 리보일러 및 상기 리보일러에서 배출되는 스팀 응축수의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.The apparatus for removing carbon dioxide according to claim 1, wherein the carbon dioxide removing device comprises: a reboiler for supplying heat energy to the deodorizing tower using steam, discharging steam condensed water from the steam, and a steam condensing water discharging heat from the reboiler, And a heat exchanger for performing heat exchange with the carbon dioxide-containing absorbing liquid transferred through the carbon dioxide absorbing liquid. 제1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 제거장치는 상기 흡수탑으로 공급되는 이산화탄소 함유 배가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide removing device according to claim 1, wherein the carbon dioxide removing device further comprises a heat exchanger for heat-exchanging heat of the carbon dioxide-containing flue gas supplied to the absorption tower to a carbon dioxide-containing absorption liquid transferred through the transfer pipe. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 분리된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 구비하는 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide removing device according to claim 1, comprising a condenser for condensing the water contained in the separated carbon dioxide-containing gas.
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