KR101961436B1 - Apparatus for capturing carbon dioxide using heat of compression - Google Patents
Apparatus for capturing carbon dioxide using heat of compression Download PDFInfo
- Publication number
- KR101961436B1 KR101961436B1 KR1020170117240A KR20170117240A KR101961436B1 KR 101961436 B1 KR101961436 B1 KR 101961436B1 KR 1020170117240 A KR1020170117240 A KR 1020170117240A KR 20170117240 A KR20170117240 A KR 20170117240A KR 101961436 B1 KR101961436 B1 KR 101961436B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- heat exchanger
- heat
- absorbent
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/005—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by heat treatment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Abstract
본 발명의 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치는, 상기 배가스에 포함된 이산화탄소와 흡수제를 반응시키는 흡수탑; 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich-Solution)가 이동하는 제1배관; 상기 이산화탄소리치흡수제의 열교환이 수행되는 제1열교환기; 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 탈거탑; 상기 탈거탑과 상기 제1열교환기를 연결하는 제2배관; 상기 탈거탑에 열을 제공하는 재열기; 상기 탈거탑으로부터 배출된 이산화탄소의 수분을 제거할 수 있는 응축부; 상기 응축부에서 수분이 제거된 이산화탄소를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소가 유입되는 제2열교환기; 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 연결하는 제3배관; 상기 제2열교환기와 상기 탈거탑을 연결하는 제4배관을 포함하며, 상기 제2열교환기에서는 상기 이산화탄소리치흡수제와 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소가 열교환되는 것을 특징으로 하는 것이다. An apparatus for collecting carbon dioxide using compressed heat according to the present invention comprises: an absorption tower for reacting carbon dioxide contained in the exhaust gas with an absorbent; A first pipe through which a carbon dioxide rich absorbent (CO2-rich-Solution) moves; A first heat exchanger in which heat exchange of the carbon dioxide rich absorbent is performed; A stripping tower for separating carbon dioxide from the carbon dioxide rich absorbent; A second pipe connecting the de-stacking tower and the first heat exchanger; Reheating to provide heat to the demoulding tower; A condenser capable of removing moisture of carbon dioxide discharged from the deodorizer; A compressor for compressing the carbon dioxide from which moisture has been removed from the condenser; A second heat exchanger into which carbon dioxide compressed in the compressor flows; A third pipe connecting the first heat exchanger and the second heat exchanger; And a fourth pipe connecting the second heat exchanger and the stripping tower. In the second heat exchanger, the carbon dioxide rich absorbent and the carbon dioxide compressed in the compressor are heat-exchanged.
Description
본 발명은 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해 이산화탄소를 압축하는 과정에서 발생하는 압축기의 압축열을, 이산화탄소리치흡수제에서 이산화탄소를 분리하는데 소요되는 에너지로 사용하여, 에너지를 저감할 수 있는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for collecting carbon dioxide using compressed heat, and more particularly, to a system and method for separating carbon dioxide from a carbon dioxide-rich absorbent by using compressed heat generated by a process of compressing carbon dioxide to transport, store or reuse carbon dioxide The present invention relates to a carbon dioxide capture device using compressed heat that can reduce energy.
액상의 아민류 화합물 또는 액상의 암모니아는 이산화탄소를 흡수하는 성질이 있어 석유정제 공정에서 황 성분을 제거하는 공정이나 화력발전소에서 배출되는 배기가스 중 이산화탄소를 분리하는 공정에 적용될 수 있다. CCS(Carbon Capture & Storage)는 이산화탄소의 포집, 압축, 이송 및 저장에 관한 기술을 통칭하는데, 특히 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소를 분리하는 방법으로서 습식 아민(Amine) 공정이 상용화 기술로서 타당하게 평가되고 있다.The liquid amine compounds or the liquid ammonia absorb the carbon dioxide, so it can be applied to the process of removing the sulfur component in the petroleum refining process or the process of separating the carbon dioxide from the exhaust gas discharged from the thermal power plant. CCS (Carbon Capture & Storage) refers to the technologies related to the capture, compression, transport and storage of carbon dioxide. Especially, as a method of separating carbon dioxide emitted from a thermal power plant, a wet amine process is appropriately evaluated as a commercialization technique have.
도 1은 종래 이산화탄소를 분리하는 습식 아민 CCS 공정을 개략적으로 도시한 것이다. Figure 1 schematically illustrates a wet amine CCS process for separating carbon dioxide.
도 1에 도시된 바와 같이, 아민을 이용한 습식 화학흡수공정의 기본 구조는 아민계열의 흡수제와 배가스의 접촉을 위한 흡수탑(10)과 흡수된 이산화탄소의 탈거를 위한 탈거탑(20) 및 배가스의 전처리 설비로 구성된다. As shown in FIG. 1, the basic structure of the wet chemical absorption process using an amine includes an
흡수탑(10)으로 유입되는 배가스는, 탈질(SCR: Selective Catalytic Reduction) 설비, 집진 설비 및 탈황(FGD: Flue Gas Desulfurization) 등의 배가스 전처리 설비를 거친 후 유입된다. 배가스 중 이산화탄소의 함량은 연소되는 연료 및 운전조건에 따라 달라지나 통상 15 Vol.% 내외이다. 탈황 설비 등을 거친 배가스는 가스-가스 열교환기(GGH,Gas Gas Heat Exchanger)를 거치게 되고, 이 배가스는 별도의 SOx 흡수탑으로 유입되어 황산화물이 추가 제거된다. 배가스 전처리 설비를 거친 배가스는 흡수탑(10)의 하부로 유입된다. The exhaust gas flowing into the
배가스의 이산화탄소는 흡수탑(10) 내에서 반응하여 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich 흡수제, 또는 Rich Solution 이라 함) 상태로 탈거탑(20)에 전달된다. 탈거탑(20)에서는 가열을 통하여 이산화탄소가 분리되어 상단으로는 배출되고, 하단으로는 이산화탄소린흡수제(CO2-lean 흡수제, 또는 Lean Solution이라 함) 상태로 재생된다. 이때 이산화탄소린흡수제과 이산화탄소리치흡수제 사이에는 열교환기(50)를 통해 열이 회수된다.Carbon dioxide in the flue gas reacts in the
구체적으로, 이산화탄소를 포함하는 배가스가 흡수탑(10)의 하부로 유입되고, 흡수탑(10)의 상부로부터 액상 흡수제가 투입되면, 흡수탑(10) 내에서 서로 향류(向流)로 흐르면서 기-액 접촉이 진행되어 액상 흡수제에 이산화탄소(이산화탄소리치흡수제)가 흡수된다. 흡수탑(10) 상부로는 이산화탄소가 제거된 배가스가 배출되고, 하부로는 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소리치흡수제가 배출된다. Specifically, when the flue gas containing carbon dioxide flows into the lower part of the
흡수탑(10)에서의 반응은 발열반응이나 이산화탄소리치흡수제의 온도는 통상 40~50℃이다. 이산화탄소리치흡수제는 열교환기(50)를 거치면서 90~100℃로 가열된 후 탈거탑(20) 상부로 유입된다. 이산화탄소리치흡수제는 탈거탑(20) 상부에서 하부로 흐르면서 열 에너지에 의해 가열되어 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소가 분리되고, 분리된 이산화탄소는 탈거탑(20) 상부로 배출된다. 탈거탑(20) 상부로 배출되는 고농도의 이산화탄소는 탈거탑(20)의 온도와 거의 같고, 수분의 함량이 높기 때문에 응축기(41)와 환류드럼(42)을 통하여 수분이 제거되며, 이렇게 분리된 수분은 다시 탈거탑(20)으로 회수된다. The reaction in the
수분이 분리된 이산화탄소의 온도는 약 40도인데, 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해서는 압축기(43)를 통해 압축해야 한다. 이산화탄소는 이송 방법에 따라 압축 압력 및 온도가 정해지는데, 선박이나 탱크를 이용한 이송시에는 -20℃, 20 bar.g로 액화되고, 배관을 이용한 이송시에는 31℃, 150 bar.g 초임계유체로 압축한다. (압축기(43)는 목적에 따라 적합한 형태가 적용될 수 있다.) 통상 압축기(43)는 단열압축에 의한 압축열로 가스의 온도가 올라가기 때문에, 이산화탄소를 재이용하기 위해서는 위해 냉각기(44)로 적정 온도까지 냉각시킨다.The temperature of the water-separated carbon dioxide is about 40 degrees, and it is necessary to compress the carbon dioxide through the
탈거탑(20) 하부로는 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제가 배출된다. 배출된 이산화탄소린흡수제의 온도는 105 내지 110도 정도이고, 배출된 이산탄소린흡수제는 열교환기(50)로 유입되어 이산화탄소리치흡수제를 가열한다. 이산화탄소리치흡수제에 열을 전달하고, 열을 잃은 이산화탄소린흡수제는 흡수탑(10) 상부로 유입되어 재사용된다. A carbon dioxide sorbent from which carbon dioxide has been separated is discharged to the lower portion of the stripping tower (20). The temperature of the discharged carbon dioxide lean absorbent is 105 to 110 degrees, and the discharged diatomaceous carbon lean absorbent flows into the
탈거탑(20)에서 이산화탄소가 분리되는 과정이 진행될 때, 탈거탑(20) 내의 흡수제 중 일부는 증기에 의해 가열된 재열기(30)로 유입된다. 재열기(30) 내에서 흡수제는 가열되고, 가열에 의해 흡수제로부터 이산화탄소와 증기가 발생한다. 이와 같은 이산화탄소와 증기는 탈거탑(20)으로 재유입되어, 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소가 분리하는 열 에너지를 제공하게 된다. When carbon dioxide is separated from the
흡수탑(10)과 탈거탑(20) 간의 현열 회수 구조는 흡수탑(10)의 하부에서 배출되는 이산화탄소리치흡수제와 탈거탑(20)의 하부에서 배출되는 이산화탄소린흡수제의 온도 차이가 클 경우, 열교환기(50)를 통해 두 액체간에 현열 교환이 진행되어 열이 회수된다. 회수된 현열은 탈거탑(20)으로 유입되는 이산화탄소리치흡수제의 온도를 높여주며 탈거탑(20)에서 필요한 재열기(30)의 열 부하(Heat Duty)를 줄여 준다.The sensible heat recovery structure between the
한편, 열교환기(50)를 통과하고 탈거탑(20)으로 유입되는 이산화탄소리치흡수제의 온도가 높아짐에 따라 현열 회수가 높아 탈거탑(20)에서의 열 에너지 투입을 절감할 수는 있으나, 탈거탑(20) 상부의 온도가 높아지면 응축기(41)에서의 냉각부하(Cooling Duty)가 높아진다. 즉 재 액화비가 높아진다. 여기서, 재 액화비란, 응축기에서 배출되는 기체의 몰수에 대한 응축기에서 액화되어 탈거탑으로 유입되는 액체의 몰수의 비이다. 즉, 도 1에서 응축기(41)에서 배출되는 이산화탄소의 몰수에 대한 액화되어 탈거탑으로 유입되는 응축수(Condensate)의 몰수의 비이다. On the other hand, as the temperature of the carbon dioxide-rich absorbent passing through the
따라서 탈거탑(20)으로 유입되는 이산화탄소리치흡수제의 온도와 응축기(41)에서의 냉각부하간에는 트레이드오프(Trade-off) 관계가 있어, 열교환기(50)에서 현열을 무작정 회수할 수만은 없다. Therefore, there is a trade-off relationship between the temperature of the carbon dioxide-rich absorbent flowing into the
이에, 현열의 회수 효율을 높이면서도 재 액화비를 낮출 수 있도록 한 이산화탄소 분리 장치에 관한 요구가 있다. Accordingly, there is a demand for a carbon dioxide separator that can reduce the re-liquefaction ratio while improving the recovery efficiency of the sensible heat.
본 발명은 국가연구개발사업(연구과제명: 10 MW급 연소후 습식아민 CO2 포집기술 상용 패키지 개발, 과제고유번호: 20142010201810)의 수행으로 발명된 것이다.The present invention was invented by carrying out a national research and development project (research title: development of commercial package of 10 MW of post-combustion wet amine CO 2 capture technology, task assignment number: 20142010201810).
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해 이산화탄소를 압축하는 과정에서 발생하는 압축기의 압축열을, 이산화탄소리치흡수제에서 이산화탄소를 분리하는데 소요되는 에너지로 사용하여 에너지를 저감할 수 있는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치에 관한 것이다. In order to solve the above-described problems, the present invention is to solve the above-described problems, and more particularly, to provide a method of controlling the compression heat of a compressor, which occurs during a process of compressing carbon dioxide to transport, store or reuse carbon dioxide, The present invention relates to a carbon dioxide collecting apparatus using a compressed heat that can reduce energy by using an exhaust gas as an exhaust gas.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치는, 배가스가 유입되며, 상기 배가스에 포함된 이산화탄소와 흡수제를 반응시키는 흡수탑; 상기 이산화탄소와 상기 흡수제가 반응한 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich-Solution)가 이동하는 제1배관; 상기 제1배관에 마련되며, 상기 이산화탄소리치흡수제의 열교환이 수행되는 제1열교환기; 상기 이산화탄소리치흡수제가 유입되며, 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 탈거탑; 상기 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제(CO2-Lean Solution)가 이동하도록, 상기 탈거탑과 상기 제1열교환기를 연결하는 제2배관; 상기 탈거탑에 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소가 분리되도록 열을 제공하는 재열기; 상기 탈거탑에서 분리된 이산화탄소는, 상기 탈거탑 상부로 배출되며, 상기 탈거탑으로부터 배출된 이산화탄소의 수분을 제거할 수 있는 응축부; 상기 응축부에서 수분이 제거된 이산화탄소를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소가 유입되는 제2열교환기; 상기 제1열교환기에서는 상기 이산화탄소리치흡수제와 상기 이산화탄소린흡수제의 열교환이 일어나며, 상기 제1열교환기에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제가 이동하도록 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 연결하는 제3배관; 상기 제2열교환기와 상기 탈거탑을 연결하는 제4배관을 포함하며, 상기 제2열교환기에서는 상기 이산화탄소리치흡수제와 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소가 열교환되며, 상기 제2열교환기에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제4배관을 통해 상기 탈거탑에 유입되는 것을 특징으로 하는 것이다. In order to solve the above problems, an apparatus for collecting carbon dioxide using compressed heat according to the present invention comprises: an absorption tower for introducing an exhaust gas and reacting carbon dioxide contained in the exhaust gas with an absorbent; A first pipe through which the carbon dioxide-rich absorbent (CO2-rich-Solution) with which the carbon dioxide reacts with the absorbent moves; A first heat exchanger provided in the first pipe and performing heat exchange of the carbon dioxide rich absorbent; A stripping tower into which the carbon dioxide rich absorbent is introduced and separates carbon dioxide from the carbon dioxide rich absorbent; A second pipe connecting the stripping tower and the first heat exchanger so that the carbon dioxide absorbent (CO2-Lean Solution) from which the carbon dioxide is separated moves; A reheating unit for supplying heat to the deodorizing tower to separate carbon dioxide from the carbon dioxide rich absorbent; The carbon dioxide separated from the deodorizer is discharged to an upper portion of the deodorizer, and a condenser capable of removing moisture of carbon dioxide discharged from the deodorizer. A compressor for compressing the carbon dioxide from which moisture has been removed from the condenser; A second heat exchanger into which carbon dioxide compressed in the compressor flows; Wherein the carbon dioxide rich absorbent and the carbon dioxide absorbent are heat exchanged in the first heat exchanger and the third heat exchanger is connected to the third heat exchanger so that the carbon dioxide rich absorbent in the first heat exchanger moves, ; Wherein the carbon dioxide rich absorbent and the carbon dioxide compressed in the compressor are heat-exchanged in the second heat exchanger, and the carbon dioxide rich absorbent in the second heat exchanger is heat-exchanged with the carbon dioxide rich absorbent in the second heat exchanger, And the absorbent flows into the deodorizing tower through the fourth pipe.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치의 상기 제3배관에는 스플리터가 마련되며, 상기 스플리터와 상기 탈거탑을 연결하는 제5배관이 더 포함되는 것이 바람직하며, 상기 제5배관은 상기 탈거탑 상부에 연결되며, 상기 제4배관은 상기 탈거탑 중간부에 연결되는 것이 바람직하다. In order to solve the above-described problems, it is preferable that the third pipe of the carbon dioxide capture device using the compressed heat of the present invention is provided with a splitter, and further includes a fifth pipe connecting the splitter and the stripping tower, 5 pipe is connected to the upper part of the stripping tower, and the fourth pipe is connected to the middle part of the stripping tower.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치의 상기 제2열교환기는 쉘 앤 튜브(Shell & Tube) 형 열교환기인 것이 바람직하며, 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소는 상기 제2열교환기의 튜브 사이드 인렛으로 유입되며, 상기 제1열교환기에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제2열교환기의 쉘 사이드 인렛으로 유입되는 것이 바람직하다. It is preferable that the second heat exchanger of the carbon dioxide capture apparatus using compressed heat according to the present invention is a Shell & Tube type heat exchanger, and the carbon dioxide compressed by the compressor is supplied to the second heat exchanger Side inlet of the second heat exchanger, and the carbon dioxide-rich absorbent heat-exchanged in the first heat exchanger is introduced into the shell side inlet of the second heat exchanger.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치의 상기 응축부는, 응축기와 환류드럼을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소는 초임계유체 상태로 압축되는 것이 바람직하다.It is preferable that the condenser of the carbon dioxide capture apparatus using compressed heat according to the present invention includes a condenser and a reflux drum, and the carbon dioxide compressed in the compressor is preferably compressed into a supercritical fluid state Do.
본 발명은 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해 이산화탄소를 압축하는 과정에서 발생하는 압축기의 압축열을 이산화탄소리치흡수제에서 이산화탄소를 분리하는데 소요되는 에너지로 사용함에 따라, 이산화탄소 분리에 필요한 열에너지를 저감할 수 있으며, 압축된 이산화탄소 가스를 냉각시키는데 사용되는 냉각용 냉매 또는 냉각수의 사용량을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. The present invention uses the compressed heat of a compressor generated during the process of carbon dioxide compression to transport, store or reuse carbon dioxide as energy required to separate carbon dioxide from a carbon dioxide-rich absorbent, thereby reducing heat energy required for carbon dioxide separation And there is an advantage that the amount of the cooling refrigerant or the cooling water used for cooling the compressed carbon dioxide gas can be reduced.
도 1은 종래 습식 아민 CCS(Carbon Capture & Storage) 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 압축열을 이용하여 이산화탄소를 분리할 수 있는 이산화탄소 포집 장치의 개념도를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 제2열교환기를 확대한 도면이다. 1 is a schematic view of a conventional wet amine CCS (Carbon Capture & Storage) process.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a carbon dioxide collecting apparatus capable of separating carbon dioxide using compressed heat of a compressor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of the second heat exchanger of FIG. 2. FIG.
본 발명은 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해 이산화탄소를 압축하는 과정에서 발생하는 압축기의 압축열을, 이산화탄소리치흡수제에서 이산화탄소를 분리하는데 소요되는 에너지로 사용하여 에너지를 저감할 수 있는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치에 관한 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. The present invention relates to an apparatus and a method for reducing carbon dioxide by using compressed heat that can reduce energy by using compressed heat of a compressor generated in a process of carbon dioxide compression for transferring, storing, or reusing carbon dioxide as energy required for separating carbon dioxide from a carbon dioxide- To a carbon dioxide collecting apparatus. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 압축열을 이용하여 이산화탄소를 분리할 수 있는 이산화탄소 포집 장치의 개념도를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 부분 확대도이다. FIG. 2 is a conceptual diagram of a carbon dioxide collecting apparatus capable of separating carbon dioxide using compressed heat of a compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치는, 흡수탑(110), 탈거탑(120), 제1배관(131), 제2배관(132), 제3배관(133), 제4배관(134), 제1열교환기(140), 재열기(150), 응축부(160), 압축기(170), 제2열교환기(180)를 포함하여 이루어진다. 2, the apparatus for collecting carbon dioxide using compressed heat according to an embodiment of the present invention includes an
먼저, 본 발명은 이산화탄소의 포집, 압축, 이송 및 저장에 사용되는 CCS(Carbon Capture & Storage) 기술이 적용되는 분야에 사용되는 것으로, 예컨대, 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소를 분리해 내는데 사용된다. First, the present invention is used in a field to which CCS (Carbon Capture & Storage) technology used for collecting, compressing, transporting and storing carbon dioxide is applied. For example, it is used for separating carbon dioxide emitted from a thermal power plant.
구체적으로, 화력발전소에서 이산화탄소를 분리하는 습식 아민(Amine) 공정에 적용될 수 있다. 물론, 본 발명은 본 발명을 구성하는 구성에 의하여 특정되는 것으로, 그 적용분야가 습식 아민 공정에 적용되는 것으로 한정되는 것은 아니다.Specifically, it can be applied to a wet amine process for separating carbon dioxide from a thermal power plant. Of course, the present invention is specified by the constituent elements constituting the present invention, and its application field is not limited to the application to the wet amine process.
상기 흡수탑(110)은 배가스가 유입되는 곳으로, 상기 배가스에 포함된 이산화탄소와 흡수제가 반응하여 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich-Solution)가 형성된다.The
상기 흡수탑(110)은 종래에 공지된 흡수탑을 이용하는 것으로, 예컨대, 석탄화력발전소에 습식 아민 CCS 기술이 적용되는 경우, 배가스는 배가스 전처리 설비인 탈황(DeSOx), 탈질(DeNOx) 및 집진 설비를 거친 후에 흡수탑(110)으로 유입된다. For example, when wet amine CCS technology is applied to a coal-fired power plant, the flue gas may be used as a flue gas pretreatment facility, such as desulfurization (DeSOx), denitration (DeNOx) And then flows into the
본 실시 예에 따르면, 이산화탄소를 포함하는 배가스는 흡수탑(110)의 하부로 유입된다. 상기 흡수탑(110)의 상부로 액상 흡수제가 투입되면, 흡수탑(110) 내에서 배가스와 액상의 흡수제가 서로 향류로 흐르면서 기-액 접촉되어 상기 액상의 흡수제에 이산화탄소가 흡수되어 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich-흡수제; Rich Soultion)를 형성한다. According to the present embodiment, the exhaust gas containing carbon dioxide flows into the lower portion of the
상기 제1배관(131)은 상기 이산화탄소와 상기 흡수제가 반응한 상기 이산화탄소리치흡수제가 이동하는 배관으로, 상기 흡수탑(110)의 하단부로부터 연장된다. 상기 이산화탄소리치흡수제의 온도는 대략 섭씨 40℃ 내지 50℃ 정도를 유지한다. The
상기 제1열교환기(140)는 상기 제1배관(131) 상에 마련되며, 상기 이산화탄소리치흡수제의 열교환이 수행되는 곳이다. 구체적으로, 상기 이산화탄소리치흡수제는 후술할 상기 탈거탑(120)으로부터 유도되는 이산화탄소린흡수제(CO2-Lean Solution; Lean Soultion)와 열교환을 하며, 상기 제1열교환기(140)는 상기 이산화탄소리치흡수제와 이산화탄소린흡수제가 서로 교차되면서 열교환 되는 곳이다. The first heat exchanger (140) is provided on the first pipe (131), and the heat exchange of the carbon dioxide rich absorbent is performed. Specifically, the carbon dioxide rich absorbent undergoes heat exchange with a carbon dioxide lean solution (Lean Soultion) derived from the stripping
상기 탈거탑(120)은 상기 이산화탄소리치흡수제가 유입되며, 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소를 분리할 수 있는 곳이다. 상기 탈거탑(120)은 상기 흡수탑(110)과 마찬가지로, 종래의 탈거탑의 구성을 그대로 채용할 수 있다. 예컨대, 석탄화력발전소에 습식 아민 CCS 기술이 적용되는 경우, 탈거탑(120) 내에서 이산화탄소리치흡수제는 열 에너지에 의해 가열되어 아민 흡수제로부터 이산화탄소가 분리되고, 분리된 이산화탄소를 탈거탑(120)의 상부로 배출된다. 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제(CO2-Lean Solution; Lean Solution)은 탈거탑(120)하부로 배출되어 상기 제1열교환기(140)로 흐른다.The stripping
후술하겠지만, 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 탈거탑(120)에 상기 제3배관(133)-상기 제2열교환기(180)-상기 제4배관(134)을 통해 유입될 수 있으며, 상기 제3배관(133)-스플리터(190)-제5배관(135)을 통해 유입될 수도 있다. The carbon dioxide rich absorbent may be introduced into the stripping
상기 제2배관(132)은 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제가 이동하도록 상기 탈거탑(120)과 상기 제1열교환기(140)를 연결한다. The
상기 제2배관(132)은 상기 탈거탑(120)의 하단부로부터 연장된다. 상기 탈거탑(120)의 하단으로 배출되는 이산화탄소린흡수제는 대략 섭씨 105℃ 내지 115℃ 정도이며, 상기 제1열교환기(140)로 유동하여 상기 제1열교환기(140) 내에서 상기 이산화탄소리치흡수제와 열교환 한 후에 제6배관(136)을 경유하여 상기 흡수탑(110)의 상부로 유입된다.The
상기 재열기(150)는 상기 탈거탑(120)에서 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소를 분리되도록 열을 제공하기 위해 마련되는 것으로, 상기 탈거탑(120) 내의 흡수제 중의 일부는 상기 재열기(150)로 유입된다. 상기 재열기(150)로는 약 3 bar.g 이상의 고온의 증기가 유입되는데, 상기 재열기(150)로 유입된 흡수제는 상기 증기에 의해 가열된다. 상기 재열기(150) 내에서는 흡수제에 의한 이산화탄소와 증기가 발생하게 되고, 이 혼합가스가 상기 탈거탑(120)으로 유입되어 상기 이산화탄소리치흡수제를 가열하여 하게 된다. The
상기 재열기(150) 내에서 이산화탄소가 분리된 흡수제는 다시 상기 탈거탑(120)으로 유입되며, 상기 재열기(150)로 유입된 증기는 잠열을 전달하고 응축수 형태로 응축수 탱크로 유입 및 집수된 후 증기 생산공정으로 회송된다. The absorbent separated from carbon dioxide in the
상기 탈거탑(120)에서 분리된 이산화탄소는 상기 탈거탑(120) 상부로 배출되는데, 상기 탈거탑(120)에서 분리된 이산화탄소는 대략 80도 내지 90도이며 포화수중기압에 해당하는 수분을 포함하고 있다. 상기 응축부(160)는 상기 탈거탑(120)에서 배출되는 이산화탄소의 수분을 제거할 수 있는 것이다. The carbon dioxide separated from the stripping
구체적으로, 상기 응축부(160)는 응축기(161)와 환류드럼(162)을 포함하여 이루어진다. 상기 응축부(160)를 통해 이산화탄소의 수분을 제거할 수 있고, 이산화탄소 내 수분은 응축되어 응축수 형태로 다시 상기 탈거탑(120)에 유입된다. (상기 응축기(161)와 상기 환류드럼(162)의 종래의 기술이 사용될 수 있는 것으로, 상세한 설명은 생략한다.) Specifically, the
수분이 제거된 이산화탄소의 온도는 약 40도 이며, 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해서 상기 압축기(170)를 통해 이산화탄소를 압축한다. 이산화탄소는 이송 방법에 따라 압축, 압력 및 온도가 정해지는데, 선박이나 탱크를 이용한 이송시에는 -20℃, 20 bar.g로 액화되고, 배관을 이용한 이송시에는 31℃, 150 bar.g 초임계유체 상태로 압축한다. 상기 압축기(170)는 목적에 따라 적합한 형태가 적용될 수 있다.The temperature of the water-removed carbon dioxide is about 40 degrees, and the carbon dioxide is compressed through the
상기 압축기(170)는 이산화탄소를 압축시키는 것으로, 단열압축에 의한 압축열로 가스의 온도가 올라가기 때문에, 상기 압축기(170)를 통해 압축된 이산화탄소는 온도가 상승된다.The
종래의 이산화탄소 포집 장치는, 압축기(43)를 통해 온도가 올라간 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해 냉각기(44)로 적정 온도까지 냉각시켜야 했다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소가 유입되는 상기 제2열교환기(180)가 마련된다. The conventional carbon dioxide capture device has to cool the cooler 44 to an appropriate temperature in order to transfer, store or reuse the carbon dioxide whose temperature has risen through the
상기 제2열교환기(180)는 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소의 압축열을 이용하는 것이다. 구체적으로, 상기 압축기(170)를 거친 이산화탄소는 150bar.g, 120~130℃의 초임계유체 상태로 압축되어 있을 수 있고, 이와 같은 이산화탄소가 상기 제2열교환기(180)에 유입된다. The
상기 제2열교환기(180)에는 상기 제1열교환기(140)에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제가 유입될 수 있다. 상기 제3배관(133)은 상기 제2열교환기(180)와 상기 제1열교환기(140)를 연결하는 것으로, 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제3배관(133)을 통해 상기 제2열교환기(180)로 유입될 수 있다. The carbon dioxide rich absorbent heat-exchanged in the
도 3을 참조하면, 상기 제2열교환기(180)는 쉘 앤 튜브(Shell & Tube) 형 열교환기가 사용될 수 있다. 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소는 상기 제2열교환기(180)의 튜브 사이드 인렛(181)을 통해 상기 제2열교환기(180)에 유입될 수 있고, 상기 제3배관(133)을 통해 유입되는 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제2열교환기(180)의 쉘 사이드 인렛(182)을 통해 상기 제2열교환기(180)에 유입될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
상기 제2열교환기(180)에 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소로부터 압축열을 회수하여 가열된다. 상기 제4배관(134)은 상기 제2열교환기(180)와 상기 탈거탑(120)을 연결하는 것으로, 압축열로 가열된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제4배관(134)을 통해 상기 탈거탑(120)으로 유입된다. The carbon dioxide-rich absorbent introduced into the
상기 제3배관(133)에는 스플리터(190)가 마련될 수 있으며, 상기 스플리터(190)는 제5배관(135)을 통해 상기 탈거탑(120)과 연결될 수 있다. 상기 제1열교환기(140)에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상술한 바와 같이 상기 제2열교환기(180)를 거쳐서 상기 탈거탑(120)으로 유입될 수도 있으나, 상기 제1열교환기(140)에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제 일부는 상기 탈거탑(120)으로 바로 유입될 수도 있다. The
즉, 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제1열교환기(140)-상기 제3배관(133)-상기 제2열교환기(180)-상기 제4배관(134)-상기 탈거탑(120)의 경로와, 상기 제1열교환기(140)-상기 제3배관(133)-상기 스플리터(190)-상기 제5배관(135)-상기 탈거탑(120)의 경로로 상기 탈거탑(120) 내부로 유입될 수 있다. That is, the carbon dioxide-rich absorbent is introduced into the path of the
이때, 상기 제5배관(135)은 상기 탈거탑(120) 상부에 연결되며, 상기 제4배관(134)은 상기 탈거탑(120) 중간부에 연결되는 것이 바람직하다. 상기 제4배관(134)을 지나서 유입되는 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제2열교환기(180)에서 압축열을 회수하기 때문에, 상기 제5배관(135)을 통해 유입되는 상기 이산화탄소리치흡수제 보다 온도가 높다. At this time, the
온도가 높아지면 부피가 늘어나고 이에 따라 밀도가 작아진다. 즉, 상기 제4배관(134)을 통해 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제의 밀도는 상기 제5배관(135)을 통해 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제보다 밀도가 작기 때문에, 상기 제4배관(134)을 상기 제5배관(135) 보다 아래쪽에 배치하는 것이 바람직하다. As the temperature increases, the volume increases and the density decreases accordingly. That is, since the density of the carbon dioxide-rich absorbent introduced through the
또한, 압축열로 가열된 상기 이산화탄소리치흡수제는 가열된 상태에서 상기 제4배관(134)을 통해 상기 탈거탑(120) 중간부로 유입됨에 따라, 상기 탈거탑(120) 중간부 내에서 이산화탄소, 증기, 상기 이산화탄소린흡수제가 분리될 수 있다. 상기 탈거탑(120) 중간부에서 분리된 이산화탄소와 증기는 상기 탈거탑(120) 상부에서 상기 제5배관(135)을 통해 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제를 추가로 가열하게 되고, 이를 통해 상기 재열기(150)의 열 부하를 감소시킬 수 있게 된다. The carbon dioxide rich absorbent heated by the compressed heat is introduced into the middle portion of the stripping
이하, 상기 구성에 따른 본 발명 실시예의 작용을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention according to the above configuration will be described in detail.
이산화탄소가 포함된 배가스가 흡수탑(110)으로 유입된다. 상기 이산화탄소는 흡수제와 반응하여 이산화탄소리치흡수제를 형성하고, 흡수탑(110)의 하단부로 유동하여 제1배관(131)을 통하여 배출된다. 이때, 이산화탄소가 제거된 배가스는 상기 흡수탑(110)의 상단부로 배출된다. The flue gas containing carbon dioxide flows into the
상기 제1배관(131)을 통해 배출된 이산화탄소리치흡수제는 제1열교환기(140)로 유입되고, 상기 제1열교환기(140)에 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제는 열교환이 수행된다. 즉, 탈거탑(120)의 하단으로부터 배출된 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제가 제2배관(132)을 경유하여 제1열교환기(140)로 유도되고, 상기 이산화탄소린흡수제의 열에 의해 상기 이산화탄소리치흡수제는 현열을 흡수한다. The carbon dioxide rich absorbent discharged through the
상기 제1열교환기(140)를 거친 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제3배관(133)을 통해 이동하다가, 상기 스플리터(190)를 통해 두 개의 경로로 나뉠 수 있게 된다. 첫 번째 경로는 상기 제2열교환기(180)로 이동하는 것이다. 상기 제1열교환기(140)-상기 제3배관(133)-상기 제2열교환기(180)-상기 제4배관(134)-상기 탈거탑(120)의 경로를 통해, 상기 이산화탄소리치흡수제가 상기 탈거탑(120)으로 유입될 수 있다. 이때, 상기 이산화탄소리치흡수제가 상기 탈거탑(120)에 유입되는 위치는 상기 탈거탑(120)의 중간부가 된다. The carbon dioxide-rich absorbent that has passed through the
상기 제2열교환기(180)는 쉘 앤 튜브(Shell & Tube) 형 열교환기가 사용될 수 있는 것으로, 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소와 상기 제1열교환기(140)를 거친 상기 이산화탄소리치흡수제가 유입되는 것이다. 상기 제2열교환기(180)를 통해 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소와 열교환할 수 있게 되고, 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소로부터 압축열을 얻을 수 있게 된다. The
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소는 상기 튜브 사이드 인렛(181)로 유입되고, 상기 제3배관(133)을 통해 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 쉘 사이드 인렛(182)으로 유입된다. (즉, 상기 제3배관(133)은 상기 쉘 사이드 인렛(182)과 연결되어 있다.)3, the carbon dioxide compressed in the
상기 제2열교환기(180)에서는 상기 압축기(170)에서 압축된 이산화탄소와 상기 이산화탄소리치흡수제가 열교환하게 되고, 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 쉘 사이드 아웃렛(184)을 통해 배출되어, 상기 제4배관(134)을 통해 상기 탈거탑(120)으로 유입된다. (즉, 상기 제4배관(134)이 상기 쉘 사이드 아웃렛(184)과 연결되어 있다.) In the second heat exchanger (180), the carbon dioxide compressed by the compressor (170) and the carbon dioxide rich absorbent undergo heat exchange, and the heat exchanged carbon dioxide rich absorbent is discharged through the shell side outlet (184) And then flows into the
열교환된 상기 이산화탄소는 상기 튜브 사이드 아웃렛(183)을 통해 배출되어, 이송, 저장 또는 재사용하기 위해서 냉각기(163)에서 냉각될 수 있다. 상기 냉각기(163)는 상기 제2열교환기(180)에서 배출된 상기 이산화탄소가 냉각될 수 있도록, 상기 튜브 사이드 아웃렛(183)에 연결되어 있다. The heat exchanged carbon dioxide may be discharged through the
종래의 이산화탄소 포집장치는, 압축기(43)에 냉각기(44)가 바로 연결되어 있었으나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 압축기(170)-상기 제2열교환기(180)-상기 냉각기(163)의 순서로 연결될 수 있다. 종래의 이산화탄소 포집장치는 압축기(43)에서 발생하는 압축된 이산화탄소 가스를 냉각기(44)로 바로 냉각하기 때문에, 냉각용 냉매 또는 냉각수의 사용량이 많은 문제점이 있었다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 압축기(170)에서 발생하는 압축열을 상기 제2열교환기(180)에서 열교환에 사용함에 따라, 상기 냉각기(163)에서 사용하는 냉각용 냉매 또는 냉각수의 사용량을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. In the conventional carbon dioxide collecting apparatus, the cooler 44 is directly connected to the
상기 제2열교환기(180)를 거쳐 상기 탈거탑(120)으로 유입되는 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 탈거탑(120) 내에서 이산화탄소가 분리될 수 있고, 이 때 상기 제2열교환기(180)를 거친 상기 이산화탄소리치흡수제는 압축열에 의해 온도가 상승되었기 때문에 상기 탈거탑(120) 중간부로 유입되는 것이 바람직하다. The carbon dioxide rich absorbent introduced into the stripping
상기 제1열교환기(140)를 거친 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제3배관(133)을 통해 이동하다가, 상기 스플리터(190)에서 상기 제5배관(135)을 통해 상기 탈거탑(120)으로 유입될 수도 있다. (상기 제1열교환기(140)-상기 제3배관(133)-상기 스플리터(190)-상기 제5배관(135)-상기 탈거탑(120)의 경로로 상기 탈거탑(120) 내부로 유입될 수 있다.) 상기 제5배관(135)을 통해 유입되는 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제4배관(134)을 통해 유입되는 상기 이산화탄소리치흡수제 보다 온도가 낮기 때문에, 상기 탈거탑(120) 상부에서 유입되는 것이 바람직하다. The carbon dioxide rich absorbent passing through the
상기 탈거탑(120) 내에 유입된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 재열기(150)에 의해 열을 공급 받을 수 있고, 이를 통해 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소가 분리되어 고농도의 이산화탄소가 상기 탈거탑(120)의 상부로 배출된다. 이산화탄소가 분리된 상기 이산화탄소린흡수제는 상기 탈거탑(120)의 하단부에 연결된 상기 제2배관(132)을 통하여 상기 제1열교환기(140)로 유도된다. 상기 제1열교환기(140)를 경유한 상기 이산화탄소린흡수제는 상기 흡수탑(110)의 상단부로 유입된다. The carbon dioxide-rich absorbent introduced into the stripping
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1배관(131), 상기 제2배관(132), 상기 제3배관(133), 상기 제4배관(134), 상기 제5배관(135), 상기 제6배관(136)과, 다른 배관 등에는 유체의 흐름을 원활하게 하기 위한 펌프(191)가 사용될 수도 있다. 상기 펌프(191)는 유체의 흐름을 원활하게 할 수 있다면 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 상기 펌프(191)는 종래의 구성을 채택할 수 있는 바, 상기 펌프(191)의 상세한 설명은 생략한다. According to an embodiment of the present invention, the
상술한 본 발명의 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치는 다음과 같은 효과가 있다. The above-described carbon dioxide capture device using the compressed heat of the present invention has the following effects.
본 발명은 이산화탄소를 이송, 저장 또는 재사용하기 위해 이산화탄소를 압축하는 과정에서 발생하는 압축기의 압축열을 이산화탄소리치흡수제에서 이산화탄소를 분리하는데 소요되는 에너지로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제2열교환기(180)를 통해 이산화탄소를 압축하는 압축열을 이용할 수 있게 되고, 압축열을 통해 가열된 상기 이산화탄소리치흡수제를 상기 탈거탑(120)에 유입시킴에 따라 상기 재열기(150)의 부하를 낮출 수 있는 장점이 있다. The present invention can use the compressed heat of a compressor generated during the process of carbon dioxide compression to transfer, store or reuse carbon dioxide as energy for separating carbon dioxide from a carbon dioxide rich absorbent. In detail, according to an embodiment of the present invention, it is possible to use compressed heat for compressing carbon dioxide through the
또한, 종래의 이산화탄소 포집장치는 압축기(43)에서 발생하는 압축된 이산화탄소 가스를 냉각기(44)로 바로 냉각하였기 때문에, 냉각용 냉매 또는 냉각수의 사용량이 많은 문제점이 있었다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 압축기(170)에서 발생하는 압축열을 상기 제2열교환기(180)에서 열교환에 사용함에 따라, 상기 냉각기(163)에서 사용하는 냉각용 냉매 또는 냉각수의 사용량을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, since the conventional carbon dioxide capturing device has cooled the compressed carbon dioxide gas generated in the
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제2열교환기(180)를 통해 압축열을 이용함에 따라 상기 재열기(170)의 부하를 낮출수 있고, 이와 동시에 상기 냉각기(163)에서 사용하는 냉각용 냉매 또는 냉각수의 사용량을 저감시킬 수 있는 것이다.That is, according to the embodiment of the present invention, the load of the
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and many modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
110...흡수탑 120....탈거탑
131...제1배관 132...제2배관
133...제3배관 134...제4배관
135...제5배관 136...제6배관
140...제1열교환기 150...재열기
160...응축부 161...응축기
162...환류드럼 163...냉각기
170...압축기 180...제2열교환기
181...튜브 사이드 인렛 182...쉘 사이드 인렛
183...튜브 사이드 아웃렛 184...튜브 사이드 아웃렛
190...스플리터 191...펌프110 ...
131 ... first piping 132 ... second piping
133 ...
135 ...
140 ...
160 ...
162 ...
170 ...
181 ...
183 ...
190 ...
Claims (7)
상기 이산화탄소와 상기 흡수제가 반응한 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich-Solution)가 이동하는 제1배관;
상기 제1배관에 마련되며, 상기 이산화탄소리치흡수제의 열교환이 수행되는 제1열교환기;
상기 이산화탄소리치흡수제가 유입되며, 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 탈거탑;
상기 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제(CO2-Lean Solution)가 이동하도록, 상기 탈거탑과 상기 제1열교환기를 연결하는 제2배관;
상기 탈거탑에 상기 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소가 분리되도록 열을 제공하는 재열기;
상기 탈거탑에서 분리된 이산화탄소는, 상기 탈거탑 상부로 배출되며, 상기 탈거탑으로부터 배출된 이산화탄소의 수분을 제거할 수 있는 응축부;
상기 응축부에서 수분이 제거된 이산화탄소를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 이산화탄소가 유입되는 제2열교환기;
상기 제1열교환기에서는 상기 이산화탄소리치흡수제와 상기 이산화탄소린흡수제의 열교환이 일어나며, 상기 제1열교환기에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제가 이동하도록 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 연결하는 제3배관;
상기 제2열교환기와 상기 탈거탑을 연결하는 제4배관을 포함하며,
상기 제2열교환기에서는 상기 이산화탄소리치흡수제와 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소가 열교환되며, 상기 제2열교환기에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제4배관을 통해 상기 탈거탑에 유입되며,
상기 제3배관에는 스플리터가 마련되며,
상기 스플리터와 상기 탈거탑을 연결하는 제5배관을 더 포함하며,
상기 제5배관은 상기 탈거탑 상부에 연결되며,
상기 제4배관은 상기 탈거탑 중간부에 연결되는 것을 특징으로 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치.An absorption tower through which an exhaust gas flows and which reacts the carbon dioxide contained in the exhaust gas with an absorbent;
A first pipe through which the carbon dioxide-rich absorbent (CO2-rich-Solution) with which the carbon dioxide reacts with the absorbent moves;
A first heat exchanger provided in the first pipe and performing heat exchange of the carbon dioxide rich absorbent;
A stripping tower into which the carbon dioxide rich absorbent is introduced and separates carbon dioxide from the carbon dioxide rich absorbent;
A second pipe connecting the stripping tower and the first heat exchanger so that the carbon dioxide absorbent (CO2-Lean Solution) from which the carbon dioxide is separated moves;
A reheating unit for supplying heat to the deodorizing tower to separate carbon dioxide from the carbon dioxide rich absorbent;
The carbon dioxide separated from the deodorizer is discharged to an upper portion of the deodorizer, and a condenser capable of removing moisture of carbon dioxide discharged from the deodorizer.
A compressor for compressing the carbon dioxide from which moisture has been removed from the condenser;
A second heat exchanger into which carbon dioxide compressed in the compressor flows;
Wherein the carbon dioxide rich absorbent and the carbon dioxide absorbent are heat exchanged in the first heat exchanger and the third heat exchanger is connected to the third heat exchanger so that the carbon dioxide rich absorbent in the first heat exchanger moves, ;
And a fourth pipe connecting the second heat exchanger and the stripping tower,
Wherein the carbon dioxide rich absorbent and the carbon dioxide compressed in the compressor are heat exchanged in the second heat exchanger and the carbon dioxide rich absorbent heat exchanged in the second heat exchanger is introduced into the deodorizer through the fourth pipe,
The third pipe is provided with a splitter,
Further comprising a fifth pipe connecting the splitter and the stripping tower,
The fifth pipe is connected to the upper part of the stripping tower,
And the fourth pipe is connected to the middle of the stripping tower.
상기 제2열교환기는 쉘 앤 튜브(Shell & Tube) 형 열교환기인 것을 특징으로 하는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
Wherein the second heat exchanger is a Shell & Tube type heat exchanger.
상기 압축기에서 압축된 이산화탄소는 상기 제2열교환기의 튜브 사이드 인렛으로 유입되며,
상기 제1열교환기에서 열교환된 상기 이산화탄소리치흡수제는 상기 제2열교환기의 쉘 사이드 인렛으로 유입되는 것을 특징으로 하는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치.5. The method of claim 4,
The carbon dioxide compressed in the compressor flows into the tube side inlet of the second heat exchanger,
Wherein the carbon dioxide rich absorbent heat-exchanged in the first heat exchanger is introduced into the shell side inlet of the second heat exchanger.
상기 응축부는, 응축기와 환류드럼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
Wherein the condenser comprises a condenser and a reflux drum.
상기 압축기에서 압축된 이산화탄소는 초임계유체 상태로 압축되는 것을 특징으로 하는 압축열을 이용한 이산화탄소 포집 장치.The method according to claim 1,
Wherein the carbon dioxide compressed in the compressor is compressed into a supercritical fluid state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170117240A KR101961436B1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Apparatus for capturing carbon dioxide using heat of compression |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170117240A KR101961436B1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Apparatus for capturing carbon dioxide using heat of compression |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190030035A KR20190030035A (en) | 2019-03-21 |
KR101961436B1 true KR101961436B1 (en) | 2019-03-22 |
Family
ID=65949296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170117240A KR101961436B1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Apparatus for capturing carbon dioxide using heat of compression |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101961436B1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102586953B1 (en) * | 2022-09-23 | 2023-10-06 | 겟에스씨알 주식회사 | Carbon Dioxide Capture Storage System and Method Including Bypass Line |
KR102586954B1 (en) * | 2022-09-23 | 2023-10-06 | 겟에스씨알 주식회사 | Carbon Dioxide Capture Storage System and Method |
KR102531551B1 (en) * | 2022-09-27 | 2023-05-18 | 겟에스씨알 주식회사 | Carbon Dioxide Capture Storage System and Method for Vessel |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012000538A (en) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Ihi Corp | Method and apparatus for recovering carbon dioxide |
KR101421611B1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-07-22 | 한국전력기술 주식회사 | Apparatus for separating CO2 having sensible heat recovery using decompression and phase separation |
JP2014213275A (en) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 株式会社Ihi | Recovery method and recovery device of carbon dioxide |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101299894B1 (en) * | 2009-09-30 | 2013-08-23 | 신닛떼쯔 수미킨 엔지니어링 가부시끼가이샤 | Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process |
-
2017
- 2017-09-13 KR KR1020170117240A patent/KR101961436B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012000538A (en) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Ihi Corp | Method and apparatus for recovering carbon dioxide |
JP2014213275A (en) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 株式会社Ihi | Recovery method and recovery device of carbon dioxide |
KR101421611B1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-07-22 | 한국전력기술 주식회사 | Apparatus for separating CO2 having sensible heat recovery using decompression and phase separation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190030035A (en) | 2019-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101874068B1 (en) | Equipment for wet type carbon dioxide capturing | |
EP1781400B1 (en) | Cleaning of combustion gas including the removal of co2 | |
AU2013248181B2 (en) | A method of treating a carbon dioxide rich flue gas and a flue gas treatment system | |
CA2824740C (en) | Combustion exhaust gas treatment system and method of treating combustion exhaust gas | |
KR101421611B1 (en) | Apparatus for separating CO2 having sensible heat recovery using decompression and phase separation | |
KR101583261B1 (en) | Cryogenic co separation using a refrigeration system | |
KR101961436B1 (en) | Apparatus for capturing carbon dioxide using heat of compression | |
NO332812B1 (en) | Amine emission control | |
CA2840755C (en) | Chilled ammonia based co2 capture system with ammonia recovery and processes of use | |
WO2012104692A1 (en) | Apparatus and system for nox reduction in wet flue gas | |
CN111871171A (en) | Carbon dioxide capture system based on coupling membrane separation method and chemical absorption method | |
CN108423681A (en) | It is a kind of to absorb the carbon trapping qi exhaustion nitre purification technique combined with rectifying | |
KR101956926B1 (en) | Apparatus for treating acidic gas and methof thereof | |
CN115212709A (en) | Chemical method flue gas carbon dioxide capture system and capture method thereof | |
WO2014038412A1 (en) | Heat recovery system and heat recovery method | |
KR101951047B1 (en) | Apparatus for capturing CO2 using chemical solvent | |
JP6174239B2 (en) | Dehydration compression system and CO2 recovery system | |
CN111054187A (en) | Recovery system and gas recovery method | |
US8986640B1 (en) | System and method for recovering ammonia from a chilled ammonia process | |
KR20220086287A (en) | Equipment for wet type carbon dioxide capturing | |
JP5991906B2 (en) | Carbon dioxide recovery device | |
GB2611353A (en) | Gas capture system using a liquid sorbent with combined temperature and pressure swings | |
CN116847920A (en) | Method for capturing molecules of interest and related capturing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |