KR102069099B1 - Absorbent for separating carbon dioxide from gas mixture - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 흡수제에 이산화탄소(CO2)를 접촉시켜 CO2가 흡수된 최종흡수제를 제조하는 단계; (b) 상기 최종흡수제에서 CO2의 일부 또는 전부를 분리하여 재순환흡수제를 제조하는 단계; (c) 상기 재순환흡수제를 CO2가 포함된 혼합가스와 접촉시켜 CO2가 재흡수된 포화흡수제를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 포화흡수제에서 CO2를 분리하고 포화흡수제를 재생하는 단계;를 포함하는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하는 방법이 제공된다.The present invention comprises the steps of (a) contacting the absorbent with carbon dioxide (CO 2 ) to prepare a final absorber absorbed by CO 2 ; (b) preparing a recycled absorbent by separating some or all of the CO 2 from the final absorbent; (c) contacting said recirculating absorbent with a gas mixture containing the CO 2 producing a saturated CO 2 absorbent of the absorbing material; And (d) separating CO 2 from the saturated absorbent and regenerating the saturated absorbent.

Description

혼합가스에서 이산화탄소를 분리하는 데 사용하기 위한 흡수제{ABSORBENT FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE FROM GAS MIXTURE}ABSORBENT FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE FROM GAS MIXTURE}

본 발명은 혼합가스로부터 이산화탄소를 분리하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡수제의 표면장력을 높여 막접촉기에 적용시 막젖음 현상을 최소화할 수 있는 있는 혼합가스로부터 이산화탄소를 분리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for separating carbon dioxide from a mixed gas, and more particularly, a method for separating carbon dioxide from a mixed gas capable of minimizing film wetting when applied to a membrane contactor by increasing the surface tension of the absorbent and Relates to a device.

인간의 인위적인 활동의 결과로서 대기 중 이산화탄소 등의 온실가스 농도 증가로 인해 지구온난화가 진행 중이다. 이산화탄소는 타 온실가스 대비발생량이 현저히 많아 지구온난화에 60% 이상의 기여를 하고 있다. 이산화탄소의 대기 중 방출을 저감하기 위해 발전소, 제철소, 시멘트 산업 등에서 발생하는 이산화탄소를 선택적으로 분리 및 격리하기 위한 방법으로서 이산화탄소 포집 및 저장기술이 활발히 연구 중이다. 특히 배기가스로부터 이산화탄소만 선택적으로 분리하기 위한 방법으로는 심냉법, 막분리, 흡수, 흡착 등의 방법이 있다.Global warming is underway as a result of human activity and due to increasing concentrations of greenhouse gases such as carbon dioxide in the atmosphere. CO2 contributes more than 60% to global warming because it generates significantly more than other greenhouse gases. CO2 capture and storage technologies are being actively researched as a method for selectively separating and sequestering carbon dioxide generated in power plants, steel mills, and cement industries to reduce carbon dioxide emissions into the atmosphere. In particular, methods for selectively separating only carbon dioxide from exhaust gas include deep cooling, membrane separation, absorption, and adsorption.

이산화탄소 다배출 고정원은 석탄, 석유, 천연가스를 사용하는 화력발전소, 제철소, 시멘트 산업이 대표적이다. 이외에 폐기물 매립지, 하수처리장 등에서도 혐기성 발효로 인해 이산화탄소가 많이 배출된다.The main sources of CO2 emissions are coal-fired power plants, steel mills, and cement industries that use coal, oil, and natural gas. In addition, waste landfills and sewage treatment plants emit carbon dioxide due to anaerobic fermentation.

흡수제를 포함시켜 이산화탄소를 제거하는 장치로 있는 충전탑이나 막접촉기 등을 사용할 수 있는데 막접촉기는 충전탑과 비교하여 기액접촉 비표면적이 넓으므로 장치의 크기를 줄일 수 있어 소형사업장에도 공급 가능한 장점이있다. 따라서, 폴리프로필렌 등 고분자막이 적용된 막접촉기가 이산화탄소 포집기술로서 활발히 연구되고 있다.Packed towers or membrane contactors can be used as devices to remove carbon dioxide by including absorbents. Membrane contactors have a large gas-liquid contact specific surface area compared to packed towers, so the size of the device can be reduced, which can be supplied to small businesses. have. Therefore, a membrane contactor to which a polymer film such as polypropylene is applied has been actively studied as a carbon dioxide capture technology.

그러나, 대표적으로 상용화에 걸림돌이 되는 점은 장기 사용 시 흡수제 용액이 막의 기공을 젖게 하는 막젖음 현상이 있었다. 결과적으로 수분을 제거하거나 막교체에 시간과 비용이 추가로 투입되는 문제점이 있었다.However, the major obstacle to commercialization is the membrane wetting phenomenon, in which the absorbent solution wets the pores of the membrane during long-term use. As a result, there was a problem in that additional time and money were added to remove moisture or replace the membrane.

또한 혼합가스로부터 이산화탄소 분리를 위한 흡수제는 고농도로 제조하는 것이 한 사이클의 순환당 제거 가능한 이산화탄소의 양을 높여 액체펌프의 부하를 줄일 수 있으므로 선호된다. 가령 30 wt% 이상의 고농도로 흡수제 수용액을 제조 시 고형입자 혹은 침전물이 발생할 수 있어서 이산화탄소 제거 공정에 투입 시 배관, 충진물 등에 plugging(막힘)과 fouling(오염)을 야기하여 정상적인 공정 운영이 어려운 문제점이 있었다.In addition, absorbents for the separation of carbon dioxide from mixed gases are preferred because high concentrations can reduce the load on the liquid pump by increasing the amount of CO2 removed per cycle. For example, solid particles or precipitates may occur when the aqueous solution of the absorbent is produced at a high concentration of 30 wt% or more, thereby causing plugging (blocking) and fouling (contamination) in pipes, fillings, etc., when the carbon dioxide is removed.

본 발명의 목적은 이산화탄소 분리시 이산화탄소 제거를 종래 흡수제에 비해 더욱 효율적으로 수행하면서도, 흡수제의 표면장력을 높여 막접촉기에 적용시 막젖음 현상을 최소화할 수 있는 있는 흡수제를 사용할 수 있는 이산화탄소 분리 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a carbon dioxide separation method that can use the absorbent which can minimize the film wetting phenomenon when applied to the membrane contactor by increasing the surface tension of the absorbent while performing carbon dioxide removal more efficiently than the conventional absorbent during carbon dioxide separation. To provide.

본 발명의 다른 목적은 이산화탄소 분리장치에 적용시 이산화탄소 제거를 종래 흡수제에 비해 더욱 효율적으로 수행하면서도, 흡수제의 표면장력을 높여 막접촉기에 적용시 막젖음 현상을 최소화할 수 있는 흡수제를 사용할 수 있는 이산화탄소 분리 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to improve the surface tension of the absorbent while applying carbon dioxide removal more efficiently than when applied to the carbon dioxide separation device, carbon dioxide that can use the absorbent to minimize the film wetting phenomenon when applied to the membrane contactor It is to provide a separation device.

본 발명의 다른 목적은 흡수제 내에 존재하는 아민 내지는 염의 침전물의 용해도를 높여 흡수제 내의 입자물질을 제거하여 흡수탑인 막접촉기, 배관 등의 막힘(plugging) 또는 오염 (fouling)을 저감할 수 있는 이산화탄소 분리방법 및 분리장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to increase the solubility of the precipitates of amines or salts present in the absorbent to remove particulate matter in the absorbent to reduce plugging or fouling of the membrane contactor, pipe, etc., which is an absorption tower. A method and a separator are provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 흡수제에 이산화탄소(CO2)를 접촉시켜 CO2가 흡수된 최종흡수제를 제조하는 단계; (b) 상기 최종흡수제에서 CO2의 일부 또는 전부를 분리하여 재순환흡수제를 제조하는 단계; (c) 상기 재순환흡수제를 CO2가 포함된 혼합가스와 접촉시켜 CO2가 재흡수된 포화흡수제를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 포화흡수제에서 CO2를 분리하고 포화흡수제를 재생하는 단계;를 포함하는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하는 방법이 제공된다.According to one aspect of the invention, (a) contacting the absorbent with carbon dioxide (CO 2 ) to prepare a final absorber absorbed by CO 2 ; (b) preparing a recycled absorbent by separating some or all of the CO 2 from the final absorbent; (c) contacting said recirculating absorbent with a gas mixture containing the CO 2 producing a saturated CO 2 absorbent of the absorbing material; And (d) separating CO 2 from the saturated absorbent and regenerating the saturated absorbent.

여기서, 단계 (a)가 (a-1) 이산화탄소(CO2) 또는 CO2와 불활성 기체의 혼합물을 흡수제에 접촉시켜 CO2를 흡수하여 전처리된 흡수제를 제조하는 단계; 및 (a-2) 상기 전처리된 흡수제에서 CO2의 일부를 분리하여 최종흡수제를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Wherein step (a) comprises (a-1) contacting carbon dioxide (CO 2 ) or a mixture of CO 2 and an inert gas with an absorbent to absorb CO 2 to produce a pretreated absorbent; And (a-2) preparing a final absorbent by separating a portion of the CO 2 from the pretreated absorbent.

또한, 단계 (a)는 이산화탄소(CO2) 또는 CO2와 불활성 기체의 혼합물을 흡수제에 접촉시켜 CO2가 용해되어 침전물 또는 고형입자가 제거된 최종흡수제를 제조하는 단계일 수 있다.Also, step (a) may be a step of preparing a final absorbent in which carbon dioxide (CO 2 ) or a mixture of CO 2 and an inert gas is contacted with an absorbent to dissolve CO 2 to remove precipitates or solid particles.

또한, 상기 흡수제가 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상(A); 및In addition, the absorbent is one or more selected from amino acids and amino acid salts (A); And

1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중에서 선택된 1종 이상: 및 탄산칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중에서 선택된 1종 이상: 중에서 선택된 1종 이상(B); 및 물(C); 을 포함할 수 있다.At least one selected from primary amines, secondary amines and tertiary amines; and at least one selected from potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide: at least one selected from (B); And water (C); It may include.

또한, 상기 흡수제가 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상; 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중에서 선택된 1종 이상의 아민; 및 물:을 포함할 수 있다.In addition, the absorbent is one or more selected from amino acids and amino acid salts; At least one amine selected from primary amines, secondary amines and tertiary amines; And water :.

또한 상기 흡수제가 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상; 탄산칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨 및 수산화나트륨; 및 물:을 포함할 수 있다.In addition, the absorbent is one or more selected from amino acids and amino acid salts; Potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide; And water :.

또한, 상기 아미노산염은 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 수산화리튬 중에서 선택된 1종 이상과 아미노산의 염일 수 있다.In addition, the amino acid salt may be a salt of an amino acid and at least one selected from potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide.

또한, 상기 수용액에서 상기 아민 또는 칼륨염 또는 나트륨염의 몰농도(M1)와 상기 아미노산 또는 아미노산염의 몰농도(M2)의 비율(M1:M2)이 1:0.01 내지 1:10일 수 있다.In addition, a ratio (M1: M2) of the molarity (M1) of the amine or potassium salt or sodium salt and the molarity (M2) of the amino acid or amino acid salt in the aqueous solution may be 1: 0.01 to 1:10.

또한, 상기 수용액에서 상기 아민 또는 칼륨염 또는 나트륨염의 몰농도(M1)와 상기 아미노산 또는 아미노산염의 몰농도(M2)의 비율(M1:M2)이 1:0.1 내지 1:1일 수 있다. In addition, a ratio (M1: M2) of the molarity (M1) of the amine or potassium salt or sodium salt and the molarity (M2) of the amino acid or amino acid salt in the aqueous solution may be 1: 0.1 to 1: 1.

또한, 상기 수용액에서 상기 아민 또는 칼륨염 또는 나트륨염의 몰농도(M1)와 상기 아미노산 또는 아미노산염의 몰농도(M2)의 비율(M1:M2)이 1:0.4일 수 있다.In addition, a ratio (M1: M2) of the molarity (M1) of the amine or potassium salt or sodium salt and the molarity (M2) of the amino acid or amino acid salt in the aqueous solution may be 1: 0.4.

또한 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상(A); 및 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중에서 선택된 1종 이상: 및 탄산칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중에서 선택된 1종 이상: 중에서 선택된 1종 이상(B);의 총합(A+B)의 중량% 농도(((A+B)/(A+B+C))x100)가 5 내지 70 wt%일 수 있다.And at least one selected from amino acids and amino acid salts (A); And at least one selected from primary amines, secondary amines and tertiary amines; and at least one selected from potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide: at least one selected from (B); The weight percent concentration (((A + B) / (A + B + C)) × 100) of A + B) may be between 5 and 70 wt%.

또한 상기 수용액에서 상기 농도(((A+B)/(A+B+C))x100)가 20 내지 50 중량%일 수 있다.In addition, the concentration (((A + B) / (A + B + C)) x 100) in the aqueous solution may be 20 to 50% by weight.

또한 상기 수용액에서 상기 농도(((A+B)/(A+B+C))x100)가 30 내지 45 중량%일 수 있다. In addition, the concentration (((A + B) / (A + B + C)) x 100) in the aqueous solution may be 30 to 45% by weight.

또한, 상기 흡수제의 표면장력이 70 mN/m 보다 큰 값을 가질 수 있다.In addition, the surface tension of the absorbent may have a value greater than 70 mN / m.

또한, 상기 아미노산이 글리신, 알라닌, 세린, 시스테인, 타우린, 감마아미노부티르산, 아르기닌 및 히스티딘 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다,In addition, the amino acid may be at least one selected from glycine, alanine, serine, cysteine, taurine, gammaaminobutyric acid, arginine and histidine.

또한, 상기 아민이 모노아민, 아민기를 2개 이상 포함하는 폴리아민, 및 환형아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the amine may be at least one selected from a monoamine, a polyamine containing two or more amine groups, and a cyclic amine.

또한, 상기 아민이 피페라진(piperazine, PZ), 2-아미노-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, AHPD), 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, AMPD), 2-아미노메틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판올 (2-aminomethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol), 2-아미노-1,1,1-에탄트리올(2-amino-1,1,1-ethanetriol), 히드라진(hydrazine), 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 N-메틸디에탄올아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the amine is piperazine (piperazine, PZ), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, AHPD), 2-amino 2-methyl-1,3-propanediol (2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, AMPD), 2-aminomethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanol (2-aminomethyl- 2-hydroxymethyl-1,3-propanediol), 2-amino-1,1,1-ethanetriol, hydrazine, ethylenediamine, diethylenetriamine , Triethylenetetraamine, tetraethylenepentaamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and N-methyldiethanolamine.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 흡수제에 이산화탄소(CO2)를 접촉시켜 CO2가 흡수된 최종흡수제를 제조하는 흡수제 처리탑; 상기 흡수제 처리탑으로부터 상기 최종흡수제를 공급받고 상기 최종흡수제에서 CO2의 일부 또는 전부를 분리하여 재순환흡수제를 제조하거나, 또는 흡수탑으로부터 포화흡수제를 공급받아 CO2를 분리하고 포화흡수제를 재생하는 재생탑; 및 상기 재생탑으로부터 상기 재순환흡수제를 공급받고, 상기 재순환흡수제를 CO2가 포함된 혼합가스와 접촉시켜 재순환흡수제에 CO2를 재흡수시켜 상기 포화흡수제를 제조하는 흡수탑;을 포함하는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하기 위한 이산화탄소 분리장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, the absorbent treatment tower for producing a final absorbent absorbed by the carbon dioxide (CO 2 ) to the absorbent to absorb the CO 2 ; Reproduction to being supplied to the final absorber reproducing saturated sorbent and to remove the CO 2 received disconnect any or all of the CO 2 to produce a recirculating absorbent, or supplying the saturated absorbent from the absorber in the final sorbent from the sorbent processing tower tower; And an absorption tower that receives supplies the recirculating absorbent, into contact with the recirculating absorbent with a gas mixture containing the CO 2 absorbed material to CO 2 in the recirculating absorber production of the saturated absorbent from the regeneration column; in a mixed gas containing the A carbon dioxide separator is provided for separating carbon dioxide.

또한, 상기 이산화탄소 분리장치가 상기 재생탑으로부터 배출되고 상기 흡수탑으로 공급되는 재순환흡수제의 온도를 낮추거나 또는 상기 흡수탑으로부터 배출되고 상기 재생탑으로 공급되는 포화흡수제의 온도를 높이기 위한 열교환기를 추가로 포함할 수 있다,In addition, the heat exchanger for reducing the temperature of the recirculating absorbent discharged from the regeneration tower and supplied to the absorption tower or the temperature of the saturated absorbent discharged from the absorption tower and supplied to the regeneration tower is further added. Can include,

또한, 상기 이산화탄소 분리장치가 상기 흡수제 처리탑의 흡수제의 CO2 농도를 측정하기 위한 농도 측정기를 포함할 수 있다.In addition, the carbon dioxide separation apparatus may include a concentration meter for measuring the CO 2 concentration of the absorbent of the absorbent treatment tower.

또한, 상기 이산화탄소 분리장치가 상기 재생탑의 배출가스의 CO2 농도를 측정하기 위한 농도 측정기를 포함할 수 있다.In addition, the carbon dioxide separation unit may include a concentration meter for measuring the CO 2 concentration of the exhaust gas of the regeneration tower.

또한, 상기 이산화탄소 분리장치가 상기 흡수탑의 배출가스의 CO2 농도를 측정하기 위한 농도 측정기를 포함할 수 있다.In addition, the carbon dioxide separation unit may include a concentration meter for measuring the CO 2 concentration of the exhaust gas of the absorption tower.

본 발명은 혼합가스로부터 이산화탄소를 분리시 이산화탄소 제거를 종래 흡수제에 비해 더욱 효율적으로 수행하면서도, 흡수제의 표면장력을 높여 막접촉기에 적용시 막젖음 현상을 최소화할 수 있는 있는 흡수제를 사용함으로써 이산화탄소 제거를 효과적으로 할 수 있는 이산화탄소 분리방법을 제공할 수 있다.The present invention is to remove the carbon dioxide by using an absorbent that can effectively remove the carbon dioxide when separating the carbon dioxide from the mixed gas, compared to the conventional absorbent, while increasing the surface tension of the absorbent to minimize the film wet phenomenon when applied to the membrane contactor. It can provide a carbon dioxide separation method that can be effective.

본 발명은 이산화탄소 분리장치에 적용시 혼합가스로부터 이산화탄소의 제거를 종래 흡수제에 비해 더욱 효율적으로 수행하면서도, 흡수제의 표면장력을 높여 막접촉기에 적용시 막젖음 현상을 최소화할 수 있는 흡수제를 사용함으로써 이산화탄소를 효율적으로 제거할 수 있는 이산화탄소 분리 장치를 제공할 수 있다.The present invention is more effective than the conventional absorbent to remove the carbon dioxide from the mixed gas when applied to the carbon dioxide separation device, while increasing the surface tension of the absorbent by using an absorbent that can minimize the membrane wetting phenomenon when applied to the membrane contactor It is possible to provide a carbon dioxide separation apparatus that can efficiently remove the.

본 발명은 흡수제 내에 존재하는 아민 내지는 염의 침전물을 용해도를 높여 흡수제 내의 입자물질을 제거하여 흡수탑인 막접촉기, 배관 등의 막힘(plugging) 또는 오염 (fouling)을 저감할 수 있는 이산화탄소 분리방법 및 분리장치를 제공할 수 있다.The present invention is to remove the particulate matter in the absorbent by increasing the solubility of the precipitate of the amine or salt present in the absorbent to remove plugging or fouling of the membrane contactor, such as the absorption tower, and fouling (fouling) and separation A device can be provided.

도 1은 본 발명의 이산화탄소 분리장치를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 이산화탄소 분리장치에서 흡수탑인 사용한 막접촉기의 사진이다.
도 3은 비교예의 이산화탄소 분리장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본발명의 흡수제와 상온에서 CO2를 bubbling한 후의 흡수제의 사진이다.1 is a schematic view showing a carbon dioxide separation apparatus of the present invention.
Figure 2 is a photograph of the membrane contactor used as the absorption tower in the carbon dioxide separation apparatus of the present invention.
3 is a schematic view showing a carbon dioxide separation apparatus of a comparative example.
4 is a photograph of the absorbent of the present invention and the absorbent after bubbling CO 2 at room temperature.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following descriptions are not intended to limit the present invention to specific embodiments, and detailed descriptions of well-known technologies related to the present invention will be omitted when it is determined that the present invention may obscure the gist of the present invention. .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of separating carbon dioxide from the mixed gas of the present invention will be described.

단계 (a): 최종흡수제 제조Step (a): Preparation of Final Absorbent

흡수제에 이산화탄소(CO2)를 접촉시켜 CO2가 흡수된 최종흡수제를 제조한다Contact is made of carbon dioxide (CO 2 ) to the absorbent to prepare a final absorbent absorbed by CO 2

단계 (a)에서 이산화탄소(CO2) 또는 CO2와 불활성 기체의 혼합물을 흡수제에 접촉시켜 CO2를 흡수하여 전처리된 흡수제를 제조하거나 또는 상기 전처리된 흡수제에서 CO2의 일부를 분리하여 최종흡수제를 제조할 수 있다.In step (a), carbon dioxide (CO 2 ) or a mixture of CO 2 and an inert gas is contacted with an absorbent to absorb CO 2 to prepare a pretreated absorbent or to separate a portion of CO 2 from the pretreated absorbent to obtain a final absorbent. It can manufacture.

또한, 단계 (a)에서 이산화탄소(CO2) 또는 CO2와 불활성 기체의 혼합물을 흡수제에 접촉시켜 CO2가 용해되어 침전물 또는 고형입자가 제거된 최종흡수제를 제조할 수 있다.In addition, in step (a), carbon dioxide (CO 2 ) or a mixture of CO 2 and an inert gas may be contacted with an absorbent to prepare a final absorbent in which CO 2 is dissolved to remove precipitates or solid particles.

또한, 상기 흡수제가 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상(A); 및 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중에서 선택된 1종 이상: 및 탄산칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중에서 선택된 1종 이상: 중에서 선택된 1종 이상(B); 및 물(C): 을 포함할 수 있다.In addition, the absorbent is one or more selected from amino acids and amino acid salts (A); And at least one selected from primary amines, secondary amines and tertiary amines; and at least one selected from potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide: at least one selected from (B); And water (C) :.

또한 상기 흡수제가 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상; 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중에서 선택된 1종 이상의 아민; 및 물:을 포함할 수 있다.In addition, the absorbent is one or more selected from amino acids and amino acid salts; At least one amine selected from primary amines, secondary amines and tertiary amines; And water :.

또한 상기 흡수제가 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상; 탄산칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨 및 수산화나트륨; 및 물:을 포함할 수 있다.In addition, the absorbent is one or more selected from amino acids and amino acid salts; Potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide; And water :.

또한, 상기 아미노산염은 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 수산화리튬 중에서 선택된 1종 이상과 아미노산의 염일 수 있다.In addition, the amino acid salt may be a salt of an amino acid and at least one selected from potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide.

또한, 상기 수용액에서 상기 아민 또는 칼륨염 또는 나트륨염의 몰농도(M1)와 상기 아미노산 또는 아미노산염의 몰농도(M2)의 비율(M1:M2)이 1:0.01 내지 1:10, 바람직하게는 1:0.1 내지 1:1, 보다 바람직하게는 1:0.4일 수 있다. In addition, the ratio (M1: M2) of the molarity (M1) of the amine or potassium salt or sodium salt and the molarity (M2) of the amino acid or amino acid salt in the aqueous solution is 1: 0.01 to 1:10, preferably 1: 0.1 to 1: 1, more preferably 1: 0.4.

상기 수용액에서 아미노산 및 아미노산염 중에서 선택된 1종 이상(A); 및 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중에서 선택된 1종 이상: 및 탄산칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중에서 선택된 1종 이상: 중에서 선택된 1종 이상(B);의 총합(A+B)의 중량% 농도(((A+B)/(A+B+C))x100)은 5 내지 70 wt%, 바람직하게는 20 내지 50 wt%, 보다 바람직하게는 30 내지 45 wt%일 수 있다. At least one selected from amino acids and amino acid salts in the aqueous solution (A); And at least one selected from primary amines, secondary amines and tertiary amines; and at least one selected from potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide: at least one selected from (B); The weight percent concentration (((A + B) / (A + B + C)) x100) of A + B) is 5 to 70 wt%, preferably 20 to 50 wt%, more preferably 30 to 45 wt May be%.

또한, 상기 흡수제의 표면장력이 70 mN/m 보다 큰 값을 가질 수 있다.In addition, the surface tension of the absorbent may have a value greater than 70 mN / m.

또한, 상기 아미노산이 글리신, 알라닌, 세린, 시스테인, 타우린, 감마아미노부티르산, 아르기닌 및 히스티딘 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the amino acid may be at least one selected from glycine, alanine, serine, cysteine, taurine, gamma aminobutyric acid, arginine and histidine.

또한, 상기 아민이 모노알칸올아민, 수소원자가 1개 또는 2개 치환된 아민기를 포함하는 폴리아민, 및 환형아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the amine may be at least one selected from a monoalkanolamine, a polyamine including an amine group having one or two hydrogen atoms, and a cyclic amine.

또한, 상기 아민이 피페라진(piperazine, PZ), 2-아미노-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, AHPD), 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, AMPD), 2-아미노메틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판올 (2-aminomethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol), 2-아미노-1,1,1-에탄트리올(2-amino-1,1,1-ethanetriol), 히드라진(hydrazine), 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 N-메틸디에탄올아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In addition, the amine is piperazine (piperazine, PZ), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, AHPD), 2-amino 2-methyl-1,3-propanediol (2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, AMPD), 2-aminomethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanol (2-aminomethyl- 2-hydroxymethyl-1,3-propanediol), 2-amino-1,1,1-ethanetriol, hydrazine, ethylenediamine, diethylenetriamine , Triethylenetetraamine, tetraethylenepentaamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and N-methyldiethanolamine.

단계 (b): 재순환흡수제 제조Step (b): Preparation of Recycle Absorber

상기 최종흡수제에서 CO2의 일부 또는 전부를 분리하여 재순환흡수제를 제조할 수 있다.A recycled absorbent may be prepared by separating some or all of the CO 2 from the final absorbent.

단계 (c): 포화흡수제를 제조Step (c): Preparation of Saturated Absorbent

상기 재순환흡수제를 CO2가 포함된 혼합가스와 접촉시켜 CO2가 재흡수된 포화흡수제를 제조할 수 있다.Contacting said recirculating absorbent with a gas mixture containing the CO 2 can be manufactured according to the CO 2 absorber saturated the reuptake.

단계 (d) COStep (d) 22 를 분리하고 포화흡수제를 재생To separate and regenerate the saturated absorbent

상기 포화흡수제에서 CO2를 분리하고 포화흡수제를 재생할 수 있다.CO 2 may be separated from the saturated absorbent and the saturated absorbent may be regenerated.

다음으로 도 1을 참고하여 본 발명의 이산화탄소 분리장치(10)를 설명한다.Next, the carbon dioxide separation apparatus 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

본 발명의 이산화탄소 분리장치(10)는 흡수제 처리탑(100)을 포함할 수 있다.The carbon dioxide separation apparatus 10 of the present invention may include an absorbent treatment tower 100.

상기 흡수제 처리탑(100)에서 이산화탄소(CO2) 또는 CO2와 불활성 기체의 혼합물(Fa)을 흡수제(Fb)와 접촉시켜 CO2가 흡수된 최종흡수제(Fc)를 제조할 수 있다.In the absorbent treatment tower 100, a final absorbent Fc in which CO 2 is absorbed may be prepared by contacting carbon dioxide (CO 2 ) or a mixture (Fa) of CO 2 and an inert gas with the absorbent Fb.

본 발명의 이산화탄소 분리장치(10)는 재생탑(200)을 포함할 수 있다.The carbon dioxide separation apparatus 10 of the present invention may include a regeneration tower 200.

상기 재생탑(200)에서, 상기 흡수제 처리탑(100)으로부터 상기 최종흡수제(Fc)를 공급받고 상기 최종흡수제(Fc)에서 CO2의 일부 또는 전부를 분리하여 재순환흡수제(F4)를 제조할 수 있다.In the regeneration tower 200, the final absorbent Fc may be supplied from the absorbent treatment tower 100, and a part or all of the CO 2 may be separated from the final absorbent Fc to prepare a recycle absorbent F4. have.

또는 상기 재생탑(200)에서, 흡수탑(300)으로부터 포화흡수제(F2)를 공급받아 CO2를 분리하고 포화흡수제를 재생할 수 있다.Alternatively, the regeneration tower 200 may be supplied with a saturated absorbent F2 from the absorption tower 300 to separate CO 2 and regenerate the saturated absorbent.

본 발명의 이산화탄소 분리장치(10)는 흡수탑(300)을 포함할 수 있다.Carbon dioxide separation apparatus 10 of the present invention may include an absorption tower (300).

상기 재생탑(200)으로부터 상기 재순환흡수제(F4)를 공급받고, 상기 재순환흡수제를 CO2가 포함된 혼합가스(F1)와 접촉시켜 재순환흡수제(F4)에 CO2를 재흡수시킬 수 있다. 상기 혼합가스(F1)은 제철소, 화력발전소, 매립가스 등에서 발생되는 CO2가 포함된 폐가스일 수 있다.Being supplied to the recirculating absorber (F4) from the regeneration column (200), is contacted with a gas mixture (F1) contained the recycled CO 2 absorbent can be recycled for re-absorption of CO 2 absorber (F4). The mixed gas (F1) may be a waste gas containing CO 2 generated from a steel mill, thermal power plant, landfill gas, and the like.

본 발명의 이산화탄소 분리장치(10)는 열교환기(500)를 추가로 포함할 수 있다.Carbon dioxide separator 10 of the present invention may further include a heat exchanger (500).

상기 열교환기(500)에서, 상기 재생탑(200)으로부터 배출되고 상기 흡수탑(300)으로 공급되는 재순환흡수제(F4)의 온도를 낮출 수 있다. 또는 상기 열교환기(500)에서, 상기 흡수탑(300)으로부터 배출되고 상기 재생탑(200)으로 공급되는 포화최종 흡수제(F2)의 온도를 높일 수 있다.In the heat exchanger 500, the temperature of the recycle absorbent F4 discharged from the regeneration tower 200 and supplied to the absorption tower 300 may be lowered. Alternatively, the heat exchanger 500 may increase the temperature of the saturated final absorbent F2 discharged from the absorption tower 300 and supplied to the regeneration tower 200.

또한, 상기 이산화탄소 분리장치(10)가 상기 흡수제 처리탑(100)의 흡수제의 CO2 농도를 측정하기 위한 농도 측정기(210)를 흡수제 처리탑(100) 상에 포함할 수 있다.In addition, the carbon dioxide separation apparatus 10 may include a concentration meter 210 for measuring the CO 2 concentration of the absorbent of the absorbent treatment tower 100 on the absorbent treatment tower 100.

또한, 상기 이산화탄소 분리장치(10)가 상기 재생탑(200)의 배출가스의 CO2 농도를 측정하기 위한 농도 측정기를 재생탑(200) 상에 포함할 수 있다.In addition, the carbon dioxide separation unit 10 may include a concentration measuring device on the regeneration tower 200 for measuring the CO 2 concentration of the exhaust gas of the regeneration tower 200.

또한, 상기 이산화탄소 분리장치(10)가 상기 흡수탑(300)의 배출가스의 CO2 농도를 측정하기 위한 농도 측정기(270)를 흡수탑(300) 상에 포함할 수 있다. In addition, the carbon dioxide separation apparatus 10 may include a concentration meter 270 on the absorption tower 300 for measuring the CO 2 concentration of the exhaust gas of the absorption tower (300).

[실시예]EXAMPLE

실시예Example 1 One

전처리 흡수제의 제조Preparation of Pretreatment Absorbent

도 1을 참고하면, 상온에서 흡수제(Fb) 5L을 2.5 M piperazine(PZ)과 1.0 M potassium serinate(K-Ser)의 농도로 제조하여 40℃의 흡수제 처리탑(100)에 주입하였다. 아미노산을 첨가할 때 아미노산이 수용액상에서 양이온화되기 때문에 이를 중화하기 위해 등몰의 KOH를 천천히 첨가하여 양이온화된 아미노산을 중화한 후 첨가하였다. Referring to Figure 1, 5L of absorbent (Fb) at room temperature was prepared in a concentration of 2.5 M piperazine (PZ) and 1.0 M potassium serinate (K-Ser) was injected into the absorbent treatment tower 100 of 40 ℃. When the amino acid is added, since the amino acid is cationized in the aqueous solution, equimolar KOH is slowly added to neutralize the cationized amino acid and then added.

유량조절기(Mass flow controller)를 이용하여 부피비가 CO2:N2=15%:85%인 혼합물(Fa)를 제조하여 CO2의 유량을 10L/min으로 흡수제에 bubbling하여 주입하였다. 실시간 가스분석기(210)를 이용하여 흡수제 처리탑(100) 후단에서 배출되는 CO2의 농도를 측정하였다. CO2의 농도가 14.8%에 도달하면 CO2 흡수를 종료시켜 전처리 흡수제를 제조하였다. The mixture (Fa) having a volume ratio of CO 2 : N 2 = 15%: 85% was prepared using a mass flow controller, and the flow rate of CO 2 was injected by bubbling the absorbent at 10 L / min. The concentration of CO 2 discharged from the rear end of the absorbent treatment tower 100 was measured using a real-time gas analyzer 210. If the concentration of CO 2 to reach the 14.8% was prepared in the pre-absorber and terminate the CO 2 absorption.

최종 흡수제의 제조Preparation of the final absorbent

처리탑(100)에서 제조되어 잔류해 있는 전처리 흡수제를 최종 흡수제로 제조하기 위하여 처리탑의 온도를 80℃로 승온한 후 정상상태에 도달하면 전처리 시와 동일한 유량의 질소를 전처리 흡수제에 주입하여 CO2를 탈거하였다. 실시간 가스분석기(210)에서 측정되는 CO2의 농도가 1%에 도달하면 탈거 반응을 종료하여 실제 공정에 투입 준비된 최종 흡수제(Fc)를 제조하였다.In order to prepare the remaining pretreatment absorbent manufactured in the treatment tower 100 as the final absorbent, after raising the temperature of the treatment tower to 80 ° C and reaching a steady state, nitrogen at the same flow rate as the pretreatment is injected into the pretreatment absorbent and the CO 2 was removed. When the concentration of CO 2 measured in the real-time gas analyzer 210 reached 1%, the stripping reaction was terminated to prepare a final absorbent (Fc) prepared for the actual process.

COCO 22 재흡수 Reabsorption

CO2 탈거 후 최종적으로 얻어진 최종 흡수제(Fc)는 재생탑으로 투입 후 열교환기(500)를 통과 후 온도가 60℃ 내외가 되어 40℃의 CO2 흡수탑(300)으로 순환하여 CO2 재흡수를 실행하였다. 이 재순환 흡수제(F4)가 실제 CO2 분리공정에서의 흡수제(F4)라고 할 수 있다.The final absorbent (Fc) finally obtained after the removal of CO 2 is introduced into the regeneration tower, passed through the heat exchanger 500, the temperature is about 60 ℃ and circulated to the 40 ℃ CO 2 absorption tower 300 to reabsorb CO 2 Was run. This recycling absorbent (F4) can be said to be the absorbent (F4) in the actual CO 2 separation step.

CO2 재흡수를 위해 준비된 재순환 흡수제(F4)를 62 ml/min의 유량으로 도 2에 도시된 흡수탑(300)인 중공사막 막접촉기의 lumen side로 주입하였다. 부피기준으로 CO2:N2=15%:85%의 혼합가스(F1)를 CO2 유량 기준 36 ml/min으로 흡수탑(300)의 shell side로 주입하여 CO2 재흡수를 실시하였다.Recycled absorbent (F4) prepared for CO 2 resorption was injected into the lumen side of the hollow fiber membrane membrane contactor, absorption tower 300 shown in FIG. 2 at a flow rate of 62 ml / min. CO 2 : N 2 = 15%: 85% by volume of the mixed gas (F1) was injected into the shell side of the absorption tower 300 at 36 ml / min based on the CO 2 flow rate was carried out CO 2 resorption.

COCO 2 2 분리 Separation

도 1을 참조하면, CO2 포화 흡수제(F2)는 열교환기(500)을 통과 후 재생탑(200)에서 120℃로 가열하여 열에너지로 인한 CO2 분리와 흡수제의 재생이 이루어졌다. CO2가 분리되어 재생된 재순환 흡수제(F4)는 다시 열교환기(500)를 통과한 후 흡수탑의 상단으로 도입되었다.Referring to FIG. 1, the CO 2 saturated absorbent (F 2 ) was passed through a heat exchanger (500), and then heated to 120 ° C. in a regeneration tower (200) to separate CO 2 due to thermal energy and regenerate the absorbent. Recycled absorbent (F4) is separated and regenerated CO 2 was passed through the heat exchanger 500 and then introduced to the top of the absorption tower.

실시예Example 2 2

상온에서 흡수제(Fb) 5L을 2.5 M piperazine(PZ)과 1.0 M potassium serinate(K-Ser)의 농도로 제조하여 40℃의 흡수제 처리탑(100)에 주입하는 것 대신에 상온에서 흡수제(Fb) 5L를 모노에탄올아민(MEA) 5.0 M 농도로 제조하여 40℃의 흡수제 처리탑(100)에 주입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었다.Absorbent (Fb) at room temperature 5L of 2.5 M piperazine (PZ) and 1.0 M potassium serinate (K-Ser) concentration of the absorbent (Fb) at room temperature instead of injecting into the absorbent treatment tower 100 at 40 ℃ 5L of monoethanolamine (MEA) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the concentration of 5.0 M was injected into the absorbent treatment tower 100 at 40 ° C.

비교예Comparative example 1 One

실시예 1과 같은 흡수제 전처리를 하지 않고 상온에서 2.5 M piperazine(PZ)과 1.0 M potassium serinate(K-Ser) 수용액인 흡수제(Fb') 5L을 제조하였다. 도 3을 참고하여 설명하면, 60℃의 CO2 흡수탑(300')의 상부에 흡수제(Fb')를 62 ml/min의 유량으로 흡수탑인 중공사막 막접촉기의 lumen side로 주입하였다. 다만 상온에서 2.5 M piperazine(PZ)과 1.0 M potassium serinate(K-Ser) 수용액 제조 시 침전물이 발생하여 용해되지 않아서 80℃ 온도에서 2시간 이상 교반기로 교반하여 침전물이 존재하지 않음을 육안으로 확인 후 흡수탑(300')에 투입하였다. 부피기준으로 CO2:N2=15%:85%의 혼합가스(F1')를 CO2 유량 기준 36 ml/min으로 흡수탑(300')의 shell side로 주입하여 CO2 흡수를 실시하였다.Without the absorbent pretreatment as in Example 1, 5L of a 2.5 M piperazine (PZ) and a 1.0 M potassium serinate (K-Ser) aqueous solution (Fb ') was prepared at room temperature. Referring to Figure 3, the absorbent (Fb ') was injected into the lumen side of the hollow fiber membrane membrane contactor of the absorption tower at a flow rate of 62 ml / min in the upper portion of the CO 2 absorption tower 300' at 60 ℃. However, when the aqueous solution of 2.5 M piperazine (PZ) and 1.0 M potassium serinate (K-Ser) was prepared at room temperature, precipitates were not dissolved, and after visual confirmation that the precipitates did not exist by stirring with a stirrer at 80 ° C. for 2 hours or more. Into the absorption tower (300 '). CO 2 : N 2 = 15%: 85% by volume of the mixed gas (F1 ') was injected into the shell side of the absorption tower 300' at 36 ml / min based on the CO 2 flow rate was carried out CO 2 absorption.

CO2를 흡수한 CO2 포화 흡수제(F2')는 열교환기(500')를 거쳐 재생탑(200')으로 송액되어 재생탑(200')에서 120℃로 가열하여 열에너지로 인한 CO2 분리와 흡수제의 재생이 이루어졌다. CO2가 분리되어 재생된 재순환 흡수제(F4')는 다시 열교환기(500')를 통과한 후 흡수탑(300')의 상단으로 도입되었다.The CO 2 saturated absorbent (F2 ') absorbing CO 2 is fed to the regeneration tower 200' through a heat exchanger 500 'and heated to 120 ° C. in the regeneration tower 200' to separate CO 2 due to thermal energy. Regeneration of the absorbent took place. CO 2 is separated from the regenerated recycle absorbent (F4 ') is re-heat exchanger (500 "were then passed through a) introducing to the top of the absorber 300'.

비교예Comparative example 2 2

2.5 M piperazine(PZ)과 1.0 M potassium serinate(K-Ser) 수용액인 흡수제(Fb')를 사용한 것 대신에 5.0 M 농도의 모노에탄올아민(MEA) 수용액인 흡수제 (Fb')를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 수행되었다.Instead of using 2.5 M piperazine (PZ) and 1.0 M potassium serinate (K-Ser) water absorbent (Fb '), except that 5.0 M concentration of monoethanolamine (MEA) water absorbent (Fb') was used. Was carried out in the same manner as in Comparative Example 1.

[시험예][Test Example]

시험예Test Example 1: CO 1: CO 22 제거율 Removal rate

CO2 재흡수를 위한 막접촉기 실험을 위해 필요한 흡수제 양을 계산하여 흡수제를 준비하였다. 흡수제의 성능을 시험하기 위한 막접촉기의 사양은 표 1과 같고 막접촉기의 사진은 도 2와 같다. 재순환 흡수제가 흡수탑에 투입되는 시점으로부터 5분 후에 CO2 제거율을 아래 계산식 1로 계산하여 표 2에 나타냈다.The absorbent was prepared by calculating the amount of absorbent required for the membrane contactor experiment for CO 2 resorption. Specifications of the membrane contactor for testing the performance of the absorbent are shown in Table 1, and a photograph of the membrane contactor is shown in FIG. Five minutes after the recycle absorbent is added to the absorption tower, the CO 2 removal rate is calculated by the following Equation 1 and shown in Table 2.

[계산식 1][Calculation 1]

CO2 제거율(%)= ((C1-C2)/C1)x100CO 2 removal rate (%) = ((C 1 -C 2 ) / C 1 ) x100

상기 계산식 1에서, C1은 막접촉기의 shell side로 도입되는 혼합가스 중의 CO2농도이고, C2는 막접촉기에서 배출되는 배출가스 중의 CO2의 농도이다.In Formula 1, C 1 is the concentration of CO 2 in the mixed gas introduced into the shell side of the membrane contactor, C 2 is the concentration of CO 2 in the exhaust gas discharged from the membrane contactor.

종류Kinds 값value 중공사(fiber) 외부지름(μm)Fiber outer diameter (μm) 840840 중공사(fiber) 내부 지름(μm)Fiber inside diameter (μm) 600600 중공사(fiber) 공극률(%)Fiber void percentage (%) 6767 중공사(fiber) 길이(mm)Fiber length (mm) 270270 중공사(fiber) 수Number of fibers 100100 평균 다공(pore) 크기(μm)Average pore size (μm) 0.150.15 모듈 패킹 밀도(%)Module Packing Density (%) 4545

표 2를 참고하면, 동일 조건에서 처리탑을 통해 CO2가 일부 흡수되어 전처리된 흡수제가 그렇지 않은 흡수제에 비해 동일조건에서 5% 가량 높은 CO2 제거율을 보였다.Referring to Table 2, CO 2 was partially absorbed through the treatment tower under the same conditions, and the pretreated absorbent showed about 5% higher CO 2 removal rate under the same conditions than the other absorbent.

종류Kinds 흡수제Absorbent 전처리 여부Pretreatment or not CO2 제거율(%)CO 2 removal rate (%) 비교예 1Comparative Example 1 2.5 M PZ + 1.0 K-Ser2.5 M PZ + 1.0 K-Ser ⅩⅩ 86.786.7 비교예 2Comparative Example 2 5.0 M MEA5.0 M MEA ⅩⅩ 76.376.3 실시예 1Example 1 2.5 M PZ + 1.0 K-Ser2.5 M PZ + 1.0 K-Ser ○○ 91.391.3 실시예 2Example 2 5.0 M MEA5.0 M MEA ○○ 81.881.8

시험예Test Example 2: 흡수제의 투명도 비교 2: Comparison of Transparency of Absorbents

도 4를 참조하면, 상온에서 제조된 흡수제(좌) 및 상온에서 CO2를 bubbling한 흡수제(우) (흡수제: 2.5 M piperazine(PZ) + 1.0 M potassium serinate(K-Ser))의 혼탁도를 육안으로 관찰하였다. 상온에서 2.5 M piperazine(PZ) + 1.0 M potassium serinate(K-Ser) 제조 시 침전물이 다량 발생하나, 처리탑에서 CO2 bubbling 전처리 시 침전물이 모두 사라지고 용액에 투명해짐을 관찰할 수 있었다. 참고로 상기 흡수제를 40 ℃로 가열하며 교반만 하면 침전물이 제거되지 않고, 80 ℃로 가열 시 침전물이 제거되기는 하나 용액이 상온에 근접하면 다시 침전물이 발생했다.4, the turbidity of the absorbent prepared at room temperature (left) and the absorbent (right) bubbling CO 2 at room temperature (right) (absorbent: 2.5 M piperazine (PZ) + 1.0 M potassium serinate (K-Ser)) Observed visually. In the preparation of 2.5 M piperazine (PZ) + 1.0 M potassium serinate (K-Ser) at room temperature, a large amount of sediment was generated, but the CO 2 bubbling pretreatment in the treatment tower disappeared and became clear in the solution. For reference, when the absorbent is heated to 40 ° C. and only stirred, the precipitate is not removed. However, when the solution is heated to 80 ° C., the precipitate is generated again when the solution approaches room temperature.

시험예Test Example 3: 표면장력(Surface tension) 3: Surface tension

CO2를 흡수하지 않은 흡수제(fresh)와 처리탑에서 전처리를 통해 CO2를 흡수한 후 탈거한 흡수제(CO2 lean)의 표면장력을 Kruss사의 BP2 모델을 이용하여 25℃에서 측정하였다.The surface tension of the stripping absorbent (lean CO 2) and then absorb the CO 2 through the pre-treatment in the absorber (fresh) to the processing tower that has not absorbed the CO 2 using the Kruss BP2 model's was measured at 25 ℃.

표 3을 참고하면, 2.5 M PZ + 1.0 M K-Ser 용액의 경우 CO2가 bubbling되어 흡수제에 일정량의 CO2가 존재하는 경우 25 ℃에서 표면장력이 1.9 mN/m 증가하여 상용흡수제인 30 wt% MEA에 비해 높은 표면장력을 가져 막젖음 현상이 저감될 것으로 보였다.Referring to Table 3, in the case of 2.5 M PZ + 1.0 M K-Ser solution, when CO 2 is bubbling and a certain amount of CO 2 is present in the absorbent, the surface tension increases by 1.9 mN / m at 25 ° C, which is 30 wt. Compared to% MEA, the surface wetting phenomenon was reduced due to the higher surface tension.

흡수제Absorbent 표면장력 (mN/m)Surface tension (mN / m) 30 wt%(=5.0M) MEA (fresh solution)30 wt% (= 5.0M) MEA (fresh solution) 68.268.2 2.5 M PZ + 1.0 M K-Ser (fresh solution)2.5 M PZ + 1.0 M K-Ser (fresh solution) 72.072.0 2.5 M PZ + 1.0 M K-Ser (CO2 lean solution)2.5 M PZ + 1.0 M K-Ser (CO 2 lean solution) 73.973.9

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As mentioned above, although preferred embodiments of the present invention have been described, those of ordinary skill in the art may add, change, delete, or eliminate the elements within the scope of the present invention described in the claims. The present invention may be variously modified and changed by addition, etc., which will also be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (12)

세린염(A);
피페라진(B); 및
물(C);을 포함하는 흡수제이고,
상기 세린염은 수산화칼륨과 세린의 염이고,
상기 흡수제에서 상기 피페라진의 몰농도(M1)와 상기 세린염의 몰농도(M2)의 비율(M1:M2)이 1:0.4이고,
상기 흡수제는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하는 데 사용하기 위한 것이고,
상기 흡수제에서 상기 농도(((A+B)/(A+B+C))x100)가 30 내지 45 중량%이고,
상기 흡수제의 표면장력이 70 mN/m 보다 큰 값을 갖고,
상기 흡수제는 이산화탄소(CO2) 또는 CO2와 불활성 기체의 혼합물에 접촉됨에 의해 CO2가 용해되어 침전물이 제거되는 것인, 흡수제.Serine salt (A);
Piperazine (B); And
It is an absorbent containing water (C);
The serine salt is a salt of potassium hydroxide and serine,
The ratio (M1: M2) of the molar concentration (M1) of the piperazine and the molar concentration (M2) of the serine salt in the absorbent is 1: 0.4,
The absorbent is for use in separating carbon dioxide from the mixed gas,
The concentration (((A + B) / (A + B + C)) × 100) in the absorbent is 30 to 45% by weight,
The surface tension of the absorbent has a value greater than 70 mN / m,
The absorbent is that absorbent CO 2 is dissolved by contacting carbon dioxide (CO 2 ) or a mixture of CO 2 and an inert gas, the absorbent is removed. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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