KR102077344B1 - Apparatus for carbon dioxide separation and removal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 분리 및 제거 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 두 개의 열교환기를 통해 열교환을 하여 탈거탑의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 리보일러에서 탈거탑의 온도를 증가시키는 데 이용되는 소비 에너지를 감소시킬 수 있으며, 플래쉬 드럼에서 기액 분리된 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브를 구비하여 탈거탑으로 인가되는 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 제어하는데 있다. The present invention relates to a carbon dioxide separation and removal device, the technical problem to be solved is to increase the temperature of the stripping tower by heat exchange through the two heat exchangers, the consumption that is used to increase the temperature of the stripping tower in the reboiler It is possible to reduce the energy, and to control the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid applied to the stripping column by having a flow control valve for adjusting the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid gas-separated from the flash drum.

Description

이산화탄소 분리 및 제거 장치{Apparatus for carbon dioxide separation and removal}Apparatus for carbon dioxide separation and removal

본 발명은 이산화탄소 분리 및 제거 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for separating and removing carbon dioxide.

환경의 중요성이 증가함에 따라 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 기술이 개발되고 이다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 감소시키기 위한 방법으로는 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법 및 심냉법 등이 이용되고 있으며, 또한 개발되고 있다. 상기 화학적 흡수법은 흡수액을 사용하여 이산화탄소를 흡수, 제거하는 것으로서, 높은 효율과 안정적인 공정으로 가장 많이 이용된다.As the importance of the environment increases, technologies for capturing and storing greenhouse gases, which are the causes of global warming, are being developed. In particular, chemical absorption, adsorption, membrane separation, deep cooling, and the like are used as methods for reducing carbon dioxide, which is an acid gas in greenhouse gases, and are also being developed. The chemical absorption method is to absorb and remove carbon dioxide using an absorption liquid, and is most commonly used for high efficiency and stable processes.

상기 화학적 흡수액을 이용한 이산화탄소 흡수공정 및 흡수액의 재생 공정은 기본적으로 흡수탑과 탈거탑을 구비한다. 상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 배가스와 흡수액이 공급받아, 배가스 내의 이산화탄소를 화학반응에 의해 흡수액에 흡수시킨다. 또한 이산화탄소가 제거된 배가스는 흡수탑 상부로 배출되며, 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액은 흡수탑 하부로 이동하여 탈거탑으로 이송된다. 이를 이산화탄소 흡수 공정 이라 한다.The carbon dioxide absorption process and the regeneration process of the absorption liquid using the chemical absorption liquid basically include an absorption tower and a stripping column. The absorption tower receives a carbon dioxide-containing exhaust gas and an absorption liquid, and absorbs carbon dioxide in the exhaust gas into the absorption liquid by a chemical reaction. In addition, the exhaust gas from which carbon dioxide is removed is discharged to the upper part of the absorption tower, and the carbon dioxide-containing absorbent liquid absorbed carbon dioxide is moved to the lower part of the absorption tower and transferred to the stripping tower. This is called a carbon dioxide absorption process.

또한 탈거탑은 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여 흡수액으로부터 이산화탄소를 분리시킨다. 상기 흡수액에서 분리된 이산화탄소는 탈거탑상부로 배출되며, 이산화탄소가 분리된 흡수액은 흡수탑으로 이송되어 재사용된다. 이를 탈거공정 또는 흡수액의 재생공정이라 한다.The stripping column also heats the carbon dioxide-containing absorbent liquid to separate carbon dioxide from the absorbent liquid. The carbon dioxide separated from the absorbent liquid is discharged to the upper part of the stripping column, and the absorbed liquid from which carbon dioxide is separated is transferred to the absorption tower and reused. This is called stripping process or regeneration of absorbent liquid.

상기 탈거탑에서 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거하는 공정은 100~140℃의 높은 온도에서 수행되며, 이러한 온도를 유지하기 위해 많은 열에너지가 소모된다.The process of removing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent liquid in the stripping column is carried out at a high temperature of 100 ~ 140 ℃, a lot of heat energy is consumed to maintain this temperature.

상기 이산화탄소 흡수 및 탈거공정에서 소모되는 에너지를 줄이기 위한 흡수액과 관련 공정의 개발이 요구되고 있다. 이를 위하여 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 탈거탑에서 가열되어 이산화탄소를 분리한 고온의 흡수액을 열교환하여 에너지를 회수하게 된다. There is a demand for development of an absorbent liquid and related processes to reduce energy consumed in the carbon dioxide absorption and stripping process. To this end, heat is exchanged between the absorbent liquid absorbing carbon dioxide from the absorption tower and the high temperature absorbent liquid separated from the carbon dioxide heated by the stripping column to recover energy.

그러나 종래의 기술은 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 이산화탄소를 분리한 흡수제의 단순 열교환에 의하여 열을 회수하므로 에너지회수에 한계가 있다. 특히 에너지회수를 극대화하기 위하여 열교환기의 용량을 과도하게 설계할 경우, 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 열교환기에서 기체(이산화탄소)와 액체(흡수액)로 분리되어 열교환이 원활하게 이루어지지 않을 뿐 만 아니라 배관에서 기체와 액체의 분리로 인하여 유량을 조절 할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.
However, the prior art has a limitation in energy recovery since heat is recovered by simple heat exchange between the absorbent liquid absorbing carbon dioxide and the absorbent separating carbon dioxide. In particular, if the capacity of the heat exchanger is excessively designed to maximize energy recovery, the absorption liquid absorbing carbon dioxide is separated into gas (carbon dioxide) and liquid (absorption liquid) in the heat exchanger, so that the heat exchange is not performed smoothly. Due to the separation of gas and liquid in the problem occurs that can not control the flow rate.

공개특허 10-2005-0017649(2005.02.22)Patent Publication 10-2005-0017649 (2005.02.22)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 두 개의 열교환기를 통해 열교환을 하여 탈거탑의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 리보일러에서 탈거탑의 온도를 증가시키는 데 이용되는 소비 에너지를 감소시킬 수 있는 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned problems, the object of the present invention is to increase the temperature of the stripping tower by heat exchange through the two heat exchangers, it is used to increase the temperature of the stripping tower in the reboiler It is to provide a carbon dioxide separation and removal apparatus that can reduce the energy consumption.

또한, 본 발명의 다른 목적은 플래쉬 드럼에서 기액 분리된 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브를 구비하여 탈거탑으로 인가되는 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 제어할 수 있는 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a carbon dioxide separation and removal apparatus having a flow control valve for controlling the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid gas-separated from the flash drum to control the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid applied to the stripping column To provide.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이산화탄소 분리 및 제거 장치는 이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑과, 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하여 배출하는 탈거탑과, 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 재생 흡수액으로 가열하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼과, 상기 탈거탑에서 배출된 재생 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기 및 상기 제2열교환기에서 가열된 재생 흡수액과, 상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며, 상기 탈거탑은 상기 플래쉬 드럼에서 기액분리된 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 공급받아, 가열하여 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리할 수 있다. In order to achieve the above object, a carbon dioxide separation and removal apparatus according to the present invention is supplied with an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbent liquid, and an absorption tower for discharging the carbon dioxide-containing absorbent liquid absorbing the carbon dioxide into the regenerated absorbent liquid, A stripping column for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid to separate the regenerated absorbent liquid and the carbon dioxide and discharging it; a first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the absorption tower into a high temperature regenerated absorbent liquid discharged from the stripping column; A flash drum for gas-liquid separation of the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in a heat exchanger into a carbon dioxide-containing vapor and a carbon dioxide-containing absorbent liquid, and a high temperature carbon dioxide containing the regenerated absorbent liquid discharged from the stripping column by compressing the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum Going through steam And a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbent liquid to the stripping column by applying a second heat exchanger and a regenerated absorbent liquid heated by the second heat exchanger and a regenerated absorbent liquid discharged from the stripping tower to heat the regeneration absorber. Is supplied with the carbon dioxide-containing absorbent liquid gas-separated from the flash drum, and may be heated and separated into a regenerated absorbent liquid and carbon dioxide.

상기 흡수탑과 상기 제1열교환기 사이에 연결되어, 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 가압하여 상기 제1열교환기로 배출하는 흡수탑 가압장치를 더 포함할 수 있다. The absorption tower may be connected between the absorption tower and the first heat exchanger, and may further include an absorption tower pressurization device configured to pressurize the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower and discharge the carbon dioxide-containing absorption liquid to the first heat exchanger.

상기 흡수탑 가압장치는 상기 제1열교환기에서 기액분리가 일어나지 않도록, 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가압할 수 있다. The absorption tower pressurizing device may pressurize the carbon dioxide-containing absorption liquid so that gas-liquid separation does not occur in the first heat exchanger.

상기 플래쉬 드럼과 상기 탈거탑 사이에 연결되어, 상기 플래쉬 드럼에서 배출되어 상기 탈거탑으로 공급되는 상기 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 더 포함할 수 있다. It may further include a flow control valve connected between the flash drum and the stripping column, the flow control valve for controlling the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the flash drum supplied to the stripping tower.

상기 플래쉬 드럼과 상기 제2열교환기 사이에 연결되어, 상기 플래쉬 드럼에서 배출되어 상기 제2열교환기로 인가되는 상기 이산화탄소 함유 증기를 압축시키는 압축기를 더 포함할 수 있다. The compressor may further include a compressor connected between the flash drum and the second heat exchanger to compress the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum and applied to the second heat exchanger.

상기 제2열교환기와 상기 탈거탑에 연결되어, 상기 제2열교환기에서 열교환된 이산화탄소 함유 증기와, 상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 함유 증기를 인가받아 응축시키는 응축기 및, 상기 응축기와 연결되어, 상기 응축기에서 응축된 응축수와 이산화탄소를 기액 분리하는 리플럭스 드럼을 더 포함할 수 있다. A condenser connected to the second heat exchanger and the stripping column and receiving and condensing carbon dioxide-containing steam heat-exchanged in the second heat exchanger and carbon dioxide-containing steam discharged from the stripping column, and connected to the condenser, the condenser It may further include a reflux drum for separating the condensate and carbon dioxide condensed in the gas-liquid.

상기 제1열교환기는 상기 제1열교환기에서 열교환에 의해 가열된 이산화탄소 함유 흡수액과, 상기 탈거탑에서 상기 제1열교환기로 인가되는 고온의 흡수액의 온도차이를 10℃이하가 되도록 상기 이산화탄소 함유 흡수액의 온도를 증가시킬 수 있다. The temperature of the carbon dioxide-containing absorbent liquid is such that a temperature difference between the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated by heat exchange in the first heat exchanger and the high temperature absorbent liquid applied to the first heat exchanger in the stripping column is 10 ° C. or less. Can be increased.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이산화탄소 분리 및 제거 장치는 이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑과, 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하여 배출하는 탈거탑과, 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼과, 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기 및, 상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며, 상기 탈거탑은 상기 플래쉬 드럼에서 기액 분리된 상기 이산화탄소 함유 흡수액과 상기 제2열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 공급받아, 가열하여 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리할 수 있다. In addition, the carbon dioxide separation and removal apparatus according to the present invention is supplied with an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbent liquid, the absorption tower for discharging the carbon dioxide-containing absorbent liquid absorbing the carbon dioxide in the regeneration absorbent liquid, A stripping column for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid and separating the discharged absorbent liquid into carbon dioxide, and a first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the absorption tower into a hot absorbent liquid discharged from the stripping column; A flash drum for gas-liquid separation of the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in a heat exchanger into a carbon dioxide-containing vapor and a carbon dioxide-containing absorbent liquid, and a high temperature carbon dioxide obtained by compressing the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the flash drum from the flash drum. box A second heat exchanger for heating with steam and a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbent liquid to the stripping column by receiving and heating the regeneration absorbent liquid discharged from the stripping column, wherein the stripping column separates gas-liquid from the flash drum. The carbon dioxide-containing absorbent liquid and the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated by the second heat exchanger may be supplied and heated to separate the regenerated absorbent liquid and carbon dioxide.

이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑과, 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하여 배출하는 탈거탑과, 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼과, 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기 및, 상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며, 상기 플래쉬 드럼은 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액과 상기 제2열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 인가받아 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리할 수 있다. An absorption tower receiving carbon dioxide-containing exhaust gas and a regeneration absorbent liquid, and discharging the carbon dioxide-containing absorbent liquid absorbing the carbon dioxide into the regenerated absorbent liquid, and heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid to separate and discharge the regenerated absorbent liquid and carbon dioxide A first heat exchanger for heating the tower and the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the absorption tower into a high temperature absorbent liquid discharged from the stripping column, and the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger as carbon dioxide-containing steam and carbon dioxide-containing absorbent liquid. A flash drum for separating gas-liquid, a second heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated by the first heat exchanger through a high-temperature carbon dioxide-containing steam compressed by the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum, and in the stripping tower. Discharged regenerated absorbent liquid And a reboiler configured to receive and heat a high temperature regeneration absorbent liquid to the stripping column, wherein the flash drum receives a carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger and a carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the second heat exchanger. The gas-liquid can be separated into a carbon dioxide-containing vapor and a carbon dioxide-containing absorbent.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이산화탄소 분리 및 제거 장치는 이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑과, 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소를 분리하여 배출하는 탈거탑과, 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼과, 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기 및, 상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며, 상기 제1열교환기는 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액과, 상기 제2열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열할 수 있다. In addition, the carbon dioxide separation and removal apparatus according to the present invention is supplied with an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbent liquid, the absorption tower for discharging the carbon dioxide-containing absorbent liquid absorbing the carbon dioxide in the regeneration absorbent liquid, A stripping column for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid to separate and discharging the regeneration absorbent liquid and carbon dioxide; a first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the absorption tower into a high temperature absorbent liquid discharged from the stripping column; A flash drum for gas-liquid separation of the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in a heat exchanger into a carbon dioxide-containing vapor and a carbon dioxide-containing absorbent liquid, and a high temperature carbon dioxide that compresses the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum from the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the flash drum. Containment And a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbent liquid to the stripping column by receiving a second heat exchanger for heating through the regeneration absorbent liquid discharged from the stripping column, and supplying the hot regeneration absorbent liquid to the stripping column. The carbon dioxide-containing absorbent liquid and the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the second heat exchanger may be heated with a high temperature absorbent liquid discharged from the stripping column.

본 발명에 의한 이산화탄소 분리 및 제거 장치는 두 개의 열교환기를 통해 열교환을 하여 탈거탑의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 리보일러에서 탈거탑의 온도를 증가시키는 데 이용되는 소비 에너지를 감소시킬 수 있게 된다.The carbon dioxide separation and removal device according to the present invention can increase the temperature of the stripping tower by heat exchange through two heat exchangers, thereby reducing the energy consumption used to increase the temperature of the stripping tower in the reboiler.

또한 본 발명에 의한 이산화탄소 분리 및 제거 장치는 플래쉬 드럼에서 기액 분리된 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브를 구비하여 탈거탑으로 인가되는 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 제어할 수 있게 된다.In addition, the carbon dioxide separation and removal apparatus according to the present invention is provided with a flow rate control valve for controlling the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid gas-separated from the flash drum to control the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid applied to the stripping column.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명에 다른 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도이다.
도 4는 본 발명에 다른 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도이다. 1 is a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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 can easily implement the present invention. Here, the same reference numerals are attached to parts having similar configurations and operations throughout the specification.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도가 도시되어 있다. 1, there is shown a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시된 바와 같이 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)는 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 제2열교환기(160), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)를 포함할 수 있다. 또한 상기 흡수탑(110)과 제1열교환기(120)사이에 연결되어, 흡수탑(110)에서 배출되는 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 인가받는 가압하여 제1열교환기(120)로 인가하는 흡수탑 가압 장치(111)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 includes an absorption tower 110, a first heat exchanger 120, a flash drum 130, a stripping column 140, a compressor 150, and a second heat exchange. Group 160, condenser 170, reflux drum 180, and reboiler 190. In addition, the absorption is connected between the absorption tower 110 and the first heat exchanger 120, the absorption is applied to the first heat exchanger 120 by applying a pressurized carbon dioxide-containing absorption liquid (3) discharged from the absorption tower 110. The tower pressurizing device 111 may further include.

상기 흡수탑(110)은 이산화탄소를 함유한 배가스(1)와 탈거탑(140)에서 이산화탄소가 제거되어 공급된 재생 흡수액(2A)을 인가받는다. 상기 흡수탑(110)은 화학반응에 의해 이산화탄소를 함유한 배가스(1)에서, 이산화탄소 성분을 재생 흡수액(2A)에 흡수시킨다. 즉, 흡수탑(110)은 재생 흡수액(2A)에 이산화탄소를 흡수시킨, 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 배출한다. 또한 흡수탑(110)은 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 생성하면서, 이산화탄소가 제거된 배가스(9)를 배출한다. 상기 흡수탑(110)은 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 하부로 배출하고, 이산화탄소가 제거된 배가스(9)를 상부로 배출할 수 있다.The absorption tower 110 receives the regeneration absorbing liquid 2A supplied by removing carbon dioxide from the exhaust gas 1 containing the carbon dioxide and the stripping column 140. The absorption tower 110 absorbs the carbon dioxide component into the regeneration absorbing liquid 2A in the exhaust gas 1 containing carbon dioxide by a chemical reaction. That is, the absorption tower 110 discharges the carbon dioxide containing absorption liquid 3 which absorbed carbon dioxide in the regeneration absorption liquid 2A. In addition, the absorption tower 110 discharges the exhaust gas 9 from which carbon dioxide is removed while generating the carbon dioxide-containing absorption liquid 3. The absorption tower 110 may discharge the carbon dioxide-containing absorption liquid 3 downward, and discharge the exhaust gas 9 from which carbon dioxide has been removed.

상기 흡수탑(110)의 이산화탄소 함유 흡수액(3)이 배출되는 배출구에 연결되어, 흡수탑(110)에서 배출되는 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 인가받는 흡수탑 가압 장치(111)를 더 포함할 수 있다. 상기 흡수탑 가압 장치(111)는 흡수탑(110)에서 배출되는 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 가압하여, 제1열교환기(120)로 인가한다.The absorption tower 110 may further include an absorption tower pressurization device 111 connected to a discharge port through which the carbon dioxide-containing absorption liquid 3 is discharged and receiving the carbon dioxide-containing absorption liquid 3 discharged from the absorption tower 110. have. The absorption tower pressurizing device 111 pressurizes the carbon dioxide-containing absorption liquid 3 discharged from the absorption tower 110 and applies it to the first heat exchanger 120.

상기 흡수탑(110)에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액(3)이 흡수탑 가압 장치(111)를 거치지 않고 제1열교환기(120)로 인가될 경우, 제1열교환기(120)에서 이산화탄소 함유 흡수액(3)의 온도 증가시 기액이 분리될 수 있다. 즉, 이산화탄소 함유 흡수액(3)은 제1열교환기(120)로 인가되기 이전에 흡수탑 가압 장치(111)에서 압축되어, 제1열교환기(120) 내에서 기액 분리되는 것을 방지할 수 있다. 상기 흡수탑 가압 장치(111)는 제1열교환기(120)에서 기액이 분리되는 것을 방지하여, 제1열교환기(120)의 효율저하를 방지할 수 있다. 상기 흡수탑 가압 장치(111)는 이산화탄소 함유 흡수액(3)이 제1열교환기(120)에서 가열시 기액이 분리되지 않는 압력으로, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 압축한다. 상기 흡수탑 가압 장치(111)는 이산화탄소 함유 흡수액(3)을 압축하여, 압축된 이산화탄소 함유 흡수액(3A)을 제1열교환기(120)로 인가한다.When the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3 discharged from the absorption tower 110 is applied to the first heat exchanger 120 without passing through the absorption tower pressurization device 111, the carbon dioxide-containing absorbent liquid in the first heat exchanger 120 ( Increasing the temperature of 3) may cause the gas-liquid to separate. That is, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3 may be compressed in the absorption tower pressurizing device 111 before being applied to the first heat exchanger 120 to prevent gas-liquid separation in the first heat exchanger 120. The absorption tower pressurizing device 111 may prevent the gas liquid from being separated from the first heat exchanger 120, thereby preventing the efficiency of the first heat exchanger 120 from being lowered. The absorption tower pressurizing device 111 compresses the carbon dioxide-containing absorption liquid 3 at a pressure at which the gas liquid is not separated when the carbon dioxide-containing absorption liquid 3 is heated in the first heat exchanger 120. The absorption tower pressurizing device 111 compresses the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3 and applies the compressed carbon dioxide-containing absorbent liquid 3A to the first heat exchanger 120.

상기 제1열교환기(120)는 탈거탑(140)에서 배출되는 고온의 재생 흡수액(2)과, 흡수탑 가압 장치(111)에서 압축된 이산화탄소 함유 흡수액(3A)사이에 열교환을 시킨다. 즉, 상기 제1열교환기(120)는 압축된 이산화탄소 함유 흡수액(3A)을 탈거탑(140)에서 배출되는 고온의 재생 흡수액(2)으로 가열한다. 이때 제1열교환기(120)는 제1열교환기(120)에서 열교환에 의해 가열된 이산화탄소 함유 흡수액(3B)의 온도가, 제1열교환기(120)로 인가된 고온의 재생 흡수액(2)의 온도에 비해 그 차이가 10℃이하가 되도록 이산화탄소 함유 흡수액(3A)을 가열시킨다. 상기 제1열교환기(120)에서 열교환되어 온도가 감소한 고온의 재생 흡수액(2A)은 흡수탑(110)으로 인가된다. 또한 제1열교환기(120)에서 열교환되어 온도가 증가한 이산화탄소 함유 흡수액(3B)은 플래쉬 드럼(130)으로 인가된다.The first heat exchanger 120 exchanges heat between the high temperature regenerated absorbent liquid 2 discharged from the stripping column 140 and the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3A compressed by the absorber tower pressurizing device 111. That is, the first heat exchanger 120 heats the compressed carbon dioxide-containing absorbent liquid 3A to the high temperature regenerated absorbent liquid 2 discharged from the stripping column 140. At this time, the first heat exchanger 120 is a temperature of the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3B heated by the heat exchange in the first heat exchanger 120 of the high temperature regenerated absorbent liquid 2 applied to the first heat exchanger 120. The carbon dioxide-containing absorption liquid 3A is heated so that the difference becomes 10 degrees C or less with respect to temperature. The high temperature regenerated absorbent liquid 2A whose heat is reduced in the first heat exchanger 120 and whose temperature is reduced is applied to the absorption tower 110. In addition, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3B whose temperature is increased by heat exchange in the first heat exchanger 120 is applied to the flash drum 130.

상기 플래쉬 드럼(130)은 제1열교환기(120)에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액(3B)을 인가받아 기액 분리한다. 상기 플래쉬 드럼(130)은 이산화탄소 함유 흡수액(3B)을 기액 분리하여, 이산화탄소 함유 증기(3C)는 상부로 배출하고, 이산화탄소 함유 흡수액(3D)은 하부로 배출할 수 있다. 상기 플래쉬 드럼(130)에서 기액분리된 이산화탄소 함유 증기(3C)는 압축기(150)로 인가되고, 이산화탄소 함유 흡수액(3D)은 탈거탑(140)으로 인가된다.The flash drum 130 receives the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3B heated in the first heat exchanger 120 to separate the gas-liquid. The flash drum 130 may gas-separate the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3B, discharge the carbon dioxide-containing vapor 3C to the upper portion, and discharge the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3D to the lower portion. The carbon dioxide-containing vapor 3C gas-separated from the flash drum 130 is applied to the compressor 150, and the carbon dioxide-containing absorption liquid 3D is applied to the stripping column 140.

상기 플래쉬 드럼(130)과 탈거탑(140) 사이에서, 이산화탄소 함유 흡수액(3D)의 이동로에는 유량 조절 밸브(131)가 더 구비될 수 있다. 상기 유량 조절 밸브(131)는 플래쉬 드럼(130)에서 배출되어 탈거탑(140)으로 인가되는 이산화탄소 함유 흡수액(3D)의 유량을 조절한다. 즉 유량 조절 밸브(131)는 탈거탑(140)에서 탈거될 이산화탄소 함유 흡수액(3D)의 유량을 용이하게 조절하기 위해서 이산화탄소 함유 흡수액(3D)의 이동 경로에 장착된다.Between the flash drum 130 and the stripping column 140, a flow control valve 131 may be further provided in the movement path of the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3D. The flow control valve 131 controls the flow rate of the carbon dioxide-containing absorption liquid 3D discharged from the flash drum 130 and applied to the stripping column 140. That is, the flow control valve 131 is mounted on the movement path of the carbon dioxide containing absorbent liquid 3D in order to easily adjust the flow rate of the carbon dioxide containing absorbent liquid 3D to be removed from the stripping column 140.

상기 탈거탑(140)은 리보일러(190)에서 인가되는 스팀(10)을 인가받아, 플래쉬 드럼(130)에서 인가된 이산화탄소 함유 흡수액(3D)에서 이산화탄소를 분리하여, 재생 흡수액(2)과 이산화탄소 함유 증기(4)를 배출한다. 상기 탈거탑(140)은 제1열교환기(120)에서 온도가 상승된 고온의 이산화탄소 함유 흡수액(3D)을 인가받으므로, 탈거탑(140) 내부 온도 증가를 위해 리보일러(190)에서 소비되는 스팀을 줄일 수 있다. The stripping column 140 receives steam 10 applied from the reboiler 190, and separates carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorption liquid 3D applied from the flash drum 130, thereby regenerating absorption liquid 2 and carbon dioxide. The containing vapor 4 is discharged. Since the stripping column 140 receives a high temperature carbon dioxide-containing absorbent liquid 3D having a high temperature in the first heat exchanger 120, the stripping column 140 is consumed by the reboiler 190 to increase the temperature inside the stripping column 140. Reduce steam

상기 탈거탑(140)은 이산화탄소 함유 증기(4)가 기화되어, 상부로 배출하고 이산화탄소가 분리된 재생 흡수액(2)을 하부로 배출한다. 상기 탈거탑(140)에서 기화된 이산화탄소를 포함한 가스(4)는 응축기(170)로 인가된다. 상기 탈거탑(140)에서 이산화탄소가 분리된 재생 흡수액(2)은 흡수탑(110) 및 제2열교환기(160)로 인가될 수 있다. 또한 탈거탑(140)에서 이산화탄소가 분리된 재생 흡수액(2)은 리보일러(190)로 바로 인가될 수도 있다.The stripping column 140 vaporizes the carbon dioxide-containing vapor 4 and discharges it to the upper portion and discharges the regenerated absorbent liquid 2 from which carbon dioxide is separated. The gas 4 including the carbon dioxide vaporized in the stripping column 140 is applied to the condenser 170. The regeneration absorbing liquid 2 from which carbon dioxide is separated from the stripping column 140 may be applied to the absorption tower 110 and the second heat exchanger 160. In addition, the regeneration absorbing liquid 2 in which carbon dioxide is separated from the stripping column 140 may be directly applied to the reboiler 190.

상기 압축기(150)는 플래쉬 드럼(130)에서 기액분리되어 배출된, 이산화탄소 함유 증기(3C)를 인가 받아 압축한다. 상기 압축기(150)는 1단 이상의 압축기, 블로워 및 이의 등가 가압 장치를 이용할 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 압축기(150)는 이산화탄소 함유 증기(3C)를 압축하여, 온도를 증가시킨 이산화탄소 함유 증기(3E)를 제2열교환기(160)로 인가한다. The compressor 150 receives and compresses the carbon dioxide-containing steam 3C discharged by gas-liquid separation from the flash drum 130. The compressor 150 may use one or more compressors, a blower, and an equivalent pressurizing device, but the present invention is not limited thereto. The compressor 150 compresses the carbon dioxide-containing steam 3C and applies the carbon dioxide-containing steam 3E having the increased temperature to the second heat exchanger 160.

상기 제2열교환기(160)는 탈거탑(140)에서 배출된 재생 흡수액(2)을 압축기(150)에서 인가된 고온의 이산화탄소 함유 증기(3E)에 의해서 가열한다. 이와 같이 제2열교환기(160)에서 가열된 고온의 재생 흡수액(2B)은 리보일러(190)로 인가된다. 상기 제2열교환기(160)는 탈거탑(140)에서 배출된 재생 흡수액(2)을 열교환을 통해 가열하여, 고온의 재생 흡수액(2B)을 리보일러(190)로 인가할 수 있다. 따라서 리보일러(190)에서 탈거탑(140)의 온도를 증가시키기 위해, 재생 흡수액의 온도증가를 위해 소비되는 스팀량을 줄일 수 있다. 또한 제2열교환기(160)에서 열교환된 이산화탄소 함유 증기(3F)는 탈거탑(140)에서 배출된 이산화탄소 함유 증기(4)와 함께 응축기(170)로 인가된다. The second heat exchanger 160 heats the regeneration absorbing liquid 2 discharged from the stripping column 140 by the high temperature carbon dioxide-containing steam 3E applied from the compressor 150. In this way, the high temperature regeneration absorbing liquid 2B heated in the second heat exchanger 160 is applied to the reboiler 190. The second heat exchanger 160 may heat the regenerated absorbent liquid 2 discharged from the stripping column 140 through heat exchange to apply a high temperature regenerated absorbent liquid 2B to the reboiler 190. Therefore, in order to increase the temperature of the stripping column 140 in the reboiler 190, it is possible to reduce the amount of steam consumed for increasing the temperature of the regeneration absorbing liquid. In addition, the carbon dioxide-containing steam 3F heat exchanged in the second heat exchanger 160 is applied to the condenser 170 together with the carbon dioxide-containing steam 4 discharged from the stripping column 140.

상기 응축기(170)는 이산화탄소 함유 증기(3F, 4)에 포함되어 있는 수증기를 응축시킨다. 상기 응축기(170)는 이산화탄소 함유 증기(3F, 4)에 포함되어 있는 수증기를 대략 25℃ 내지 35℃ 중 어느 하나의 온도를 갖는 냉각수에 의해 응축시킬 수 있다. 상기 응축기(170)는 이산화탄소 함유 증기(3F, 4)에서 응축된 응축수(6)와 이산화탄소(5)를 리플럭스 드럼(180)에 인가한다. 또한 리플럭스 드럼(180)은 응축기(170)에서 응축된 응축수(6)와 이산화탄소(5)를 기액 분리하여, 이산화탄소(5)는 배출하고, 응축수(6)는 탈거탑(140)으로 재순환시킨다. The condenser 170 condenses the water vapor contained in the carbon dioxide-containing steam (3F, 4). The condenser 170 may condense water vapor contained in the carbon dioxide-containing vapors 3F and 4 by cooling water having a temperature of about 25 ° C. to 35 ° C. The condenser 170 applies the condensed water 6 and carbon dioxide 5 condensed in the carbon dioxide-containing vapors 3F and 4 to the reflux drum 180. In addition, the reflux drum 180 gas-separates the condensed water 6 and the carbon dioxide 5 condensed in the condenser 170, and discharges the carbon dioxide 5, and recycles the condensed water 6 to the stripping column 140. .

상기 리보일러(190)는 탈거탑(140)에서 배출되는 재생 흡수액(2)과, 제2열교환기(160)에서 온도가 증가한 재생 흡수액(2B)의 온도를 고온의 스팀(7)을 인가받아 증가시킨다. 상기 리보일러(190)는 스팀(7)에 의해 온도가 증가한 고온의 재생 흡수액(2C)과, 탈거탑(140)의 온도를 증가시키기 위한 고온의 증기(10)를 탈거탑(140)으로 인가한다. 즉, 리보일러(190)는 탈거탑(140)에서 이산화탄소를 분리하기 위한 열에너지를 공급한다. The reboiler 190 receives a high temperature steam 7 at a temperature of the regeneration absorbing liquid 2 discharged from the stripping column 140 and the regeneration absorbing liquid 2B whose temperature is increased in the second heat exchanger 160. Increase. The reboiler 190 applies a high temperature regenerated absorbent liquid 2C whose temperature is increased by the steam 7 and a high temperature steam 10 for increasing the temperature of the stripping column 140 to the stripping column 140. do. That is, the reboiler 190 supplies thermal energy for separating carbon dioxide from the stripping column 140.

상기 리보일러(190)는 탈거탑(140)에서 분리되어 배출되는 재생 흡수액(2) 중 일부 또는 전부가 제2열교환기(160)에서 가열된 재생 흡수액(2B)을 인가받아, 재생 흡수액(2, 2B)의 온도를 증가시키는데 소비되는 스팀을 감소시킬 수 있다. The reboiler 190 receives a part or all of the regenerated absorbent liquid 2 separated and discharged from the stripping column 140 and receives the regenerated absorbent liquid 2B heated by the second heat exchanger 160, thereby regenerating the absorbent liquid 2. , 2B) can reduce the steam consumed to increase the temperature.

즉, 이산화탄소 분리 및 제거 장치는 제1열교환기(120) 및 제2열교환기(160)를 통해 열교환을 하여 탈거탑(140)의 온도상승을 위한 리보일러(190)로 인가되는 스팀의 사용량을 줄일 수 있으므로 소비 에너지를 감소시킬 수 있다.
That is, the carbon dioxide separation and removal apparatus exchanges heat through the first heat exchanger 120 and the second heat exchanger 160 to determine the amount of steam applied to the reboiler 190 for increasing the temperature of the stripping column 140. It can reduce the energy consumption.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도가 도시되어 있다. 2, there is shown a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 2에서 도시된 바와 같이 이산화탄소 분리 및 제거 장치(200)는 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 제2열교환기(260), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2, the carbon dioxide separation and removal apparatus 200 includes an absorption tower 110, a first heat exchanger 120, a flash drum 130, a stripping column 140, a compressor 150, and a second heat exchange. Group 260, condenser 170, reflux drum 180, and reboiler 190.

상기 이산화탄소 분리 및 제거 장치(200)의 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)는 상기 도 1에 도시된 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)와 동일하다. 그러므로 이산화탄소 분리 및 제거 장치(200)에서 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)와 상이한 제2열교환기(260)를 위주로 설명하고자 한다. Absorption tower 110, the first heat exchanger 120, flash drum 130, stripping column 140, compressor 150, condenser 170, reflux drum of the carbon dioxide separation and removal device 200 ( 180 and the reboiler 190 is the same as the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 shown in FIG. Therefore, the second heat exchanger 260 different from the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 in the carbon dioxide separation and removal apparatus 200 will be described mainly.

상기 제2열교환기(260)는 플래쉬 드럼(130)에서 기액분리 후, 배출되는 이산화탄소 함유 흡수액(3D)을, 압축기(150)에서 압축된 고온의 이산화탄소 함유 증기(3E)에 의해서 가열한다. 이와 같이 제2열교환기(260)에서 열교환을 통해 온도가 상승한 고온의 이산화탄소 함유 흡수액(3G)은 탈거탑(140)으로 인가된다. 즉, 탈거탑(140)은 고온의 이산화탄소 함유 흡수액(3G)을 인가받으므로, 리보일러(190)에서탈거탑(140)의 온도를 증가시키기 위해 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
The second heat exchanger 260 heats the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3D discharged after gas-liquid separation in the flash drum 130 by the high temperature carbon dioxide-containing steam 3E compressed by the compressor 150. As described above, the high temperature carbon dioxide-containing absorbent liquid 3G having a temperature rise through heat exchange in the second heat exchanger 260 is applied to the stripping column 140. That is, since the stripping column 140 receives a high temperature carbon dioxide-containing absorbing liquid 3G, the energy consumed to increase the temperature of the stripping column 140 in the reboiler 190 may be reduced.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도가 도시되어 있다. 3, there is shown a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 3에서 도시된 바와 같이 이산화탄소 분리 및 제거 장치(300)는 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 제2열교환기(360), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the carbon dioxide separation and removal apparatus 300 includes an absorption tower 110, a first heat exchanger 120, a flash drum 130, a stripping column 140, a compressor 150, and a second heat exchange. Group 360, condenser 170, reflux drum 180, and reboiler 190.

상기 이산화탄소 분리 및 제거 장치(300)의 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)는 상기 도 1에 도시된 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)와 동일하다. 그러므로 이산화탄소 분리 및 제거 장치(300)에서 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)와 상이한 제2열교환기(360)를 위주로 설명하고자 한다. Absorption tower 110, the first heat exchanger 120, flash drum 130, stripping column 140, compressor 150, condenser 170, reflux drum of the carbon dioxide separation and removal device 300 ( 180 and the reboiler 190 is the same as the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 shown in FIG. Therefore, the description will be mainly focused on the second heat exchanger 360 different from the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 in the carbon dioxide separation and removal apparatus 300.

상기 제2열교환기(360)는 제1열교환기(120)에서 열교환에 의해 가열된 이산화탄소 함유 흡수액(3B)을 압축기(150)에서 압축된 고온의 이산화탄소 함유 증기(3E)에 의해서 한 번 더 가열한다. 이와 같이 제2열교환기(360)에서 2차적으로 온도가 상승한 이산화탄소 함유 흡수액(3H)은 플래쉬 드럼(130)으로 인가된다. 즉, 제2열교환기(360)는 플래쉬 드럼(130)으로 인가되는 이산화탄소 함유 흡수액(3H)의 온도를 증가시켜서 플래쉬 드럼(130)에서 기액 분리후 탈거탑(140)으로 공급되는 이산화탄소 함유 흡수액(3D)의 온도를 보다 더 증가시킬 수 있다. 따라서 탈거탑(140)의 온도를 증가시키기 위해 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
The second heat exchanger 360 further heats the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3B heated by the heat exchange in the first heat exchanger 120 by the high-temperature carbon dioxide-containing steam 3E compressed by the compressor 150. do. As described above, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 3H having the second temperature rise in the second heat exchanger 360 is applied to the flash drum 130. That is, the second heat exchanger 360 increases the temperature of the carbon dioxide containing absorbent liquid 3H applied to the flash drum 130 to separate the gas liquid from the flash drum 130 and then supplies the carbon dioxide containing absorbent liquid supplied to the stripping column 140 ( The temperature of 3D) can be further increased. Therefore, it is possible to reduce the energy consumed to increase the temperature of the stripping column 140.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 도시한 구조도가 도시되어 있다. 4, there is shown a structural diagram showing a carbon dioxide separation and removal apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4에서 도시된 바와 같이 이산화탄소 분리 및 제거 장치(400)는 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 제2열교환기(460), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4, the carbon dioxide separation and removal apparatus 400 includes an absorption tower 110, a first heat exchanger 120, a flash drum 130, a stripping column 140, a compressor 150, and a second heat exchange. Group 460, condenser 170, reflux drum 180, and reboiler 190.

상기 이산화탄소 분리 및 제거 장치(400)의 흡수탑(110), 제1열교환기(120), 플래쉬 드럼(130), 탈거탑(140), 압축기(150), 응축기(170), 리플럭스 드럼(180) 및 리보일러(190)는 상기 도 1에 도시된 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)와 동일하다. 그러므로 이산화탄소 분리 및 제거 장치(400)에서 이산화탄소 분리 및 제거 장치(100)와 상이한 제2열교환기(460)를 위주로 설명하고자 한다. Absorption tower 110, the first heat exchanger 120, flash drum 130, stripping column 140, compressor 150, condenser 170, reflux drum of the carbon dioxide separation and removal device 400 ( 180 and the reboiler 190 is the same as the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 shown in FIG. Therefore, the second heat exchanger 460 different from the carbon dioxide separation and removal apparatus 100 in the carbon dioxide separation and removal apparatus 400 will be described mainly.

상기 제2열교환기(460)는 흡수탑(110)에서 배출되어 흡수탑 가압 장치(111)에서 압축된 이산화탄소 함유 흡수액(4A)을 압축기(150)에서 압축된 고온의 이산화탄소 함유 증기(4E)에 의해서 가열한다. 상기 제2열교환기(460)는 흡수탑 가압 장치(111)에서 압축된 이산화탄소 함유 흡수액(4A)의 온도를 열교환을 통해 증가시킨 이산화탄소 함유 흡수액(4I)을 제1열교환기(120)로 인가한다. The second heat exchanger 460 is discharged from the absorption tower 110 to compress the carbon dioxide-containing absorbent liquid 4A compressed by the absorption tower pressurization device 111 to the high-temperature carbon dioxide-containing steam 4E compressed by the compressor 150. By heating. The second heat exchanger 460 applies the carbon dioxide-containing absorbent liquid 4I, which increases the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent liquid 4A compressed in the absorption tower pressurization device 111 through heat exchange, to the first heat exchanger 120. .

이와 같은 제2열교환기(460)는 1차적으로 열 교환을 통해 온도가 증가한 이산화탄소 함유 흡수액(4I)을 제1열교환기(120)로 인가함으로써, 제1열교환기(120)에서 이산화탄소 함유 흡수액(4I)의 온도를 2차적으로 상승시킨다. 이와 같이 제2열교환기(460)와 제1열교환기(120)에서 2차적으로 온도를 상승시킴으로써, 플래쉬 드럼(130)에서 기액 분리후 탈거탑(140)으로 공급되는 이산화탄소 함유 흡수액(4D)의 온도를 보다 더 증가시킬 수 있다. 따라서 탈거탑(140)의 온도를 증가시키기 위해 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다. The second heat exchanger 460 applies the carbon dioxide-containing absorbent liquid 4I, whose temperature is increased through heat exchange, to the first heat exchanger 120 primarily, thereby absorbing the carbon dioxide-containing absorbent liquid in the first heat exchanger 120 ( The temperature of 4I) is raised secondarily. Thus, by raising the temperature in the second heat exchanger 460 and the first heat exchanger 120 in a second manner, the carbon dioxide-containing absorption liquid 4D supplied to the stripping column 140 after gas-liquid separation from the flash drum 130 The temperature can be increased even further. Therefore, it is possible to reduce the energy consumed to increase the temperature of the stripping column 140.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이산화탄소 분리 및 제거 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for implementing the carbon dioxide separation and removal apparatus according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, as claimed in the following claims of the present invention Without departing from the gist of the present invention, one of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

100, 200, 300, 400; 이산화탄소 분리 및 제거 장치
110; 흡수탑 111; 흡수탑 가압 장치
120; 제1열교환기 130; 플래쉬 드럼
131; 유량 조절 밸브 140; 탈거탑
150; 압축기 160, 260, 360, 460; 제2열교환기
170; 응축기 180; 리플럭스 드럼
190; 리보일러100, 200, 300, 400; CO2 Separation and Removal Unit
110; Absorption tower 111; Absorption tower pressurization device
120; First heat exchanger 130; Flash drum
131; Flow control valve 140; Stripping tower
150; Compressors 160, 260, 360, 460; 2nd heat exchanger
170; Condenser 180; Reflux Drum
190; Reboiler

Claims (10)

이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑;
상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하여 배출하는 탈거탑;
상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 재생 흡수액으로 가열하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼;
상기 탈거탑에서 배출된 재생 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기; 및
상기 제2열교환기에서 가열된 재생 흡수액과, 상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며,
상기 탈거탑은 상기 플래쉬 드럼에서 기액분리된 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 공급받아, 가열하여 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.An absorption tower receiving an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbing liquid, and discharging a carbon dioxide containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide into the regenerating absorbing liquid;
A stripping column that heats the carbon dioxide-containing absorbent liquid and separates the regenerated absorbent liquid into carbon dioxide;
A first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower into a high temperature regeneration absorption liquid discharged from the stripping column;
A flash drum for gas-liquid separation of carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger into carbon dioxide-containing vapor and carbon dioxide-containing absorbent liquid;
A second heat exchanger for heating the regeneration absorbing liquid discharged from the stripping column through a high temperature carbon dioxide containing steam compressed by the carbon dioxide containing steam discharged from the flash drum; And
And a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbent liquid to the stripping column by heating the regeneration absorbent liquid heated in the second heat exchanger and the regeneration absorbent liquid discharged from the stripping column.
The stripping column receives the carbon dioxide-containing absorbent liquid gas-separated from the flash drum, and heats to separate the regeneration absorbent liquid and carbon dioxide. 청구항 1에 있어서,
상기 흡수탑과 상기 제1열교환기 사이에 연결되어,
상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 가압하여 상기 제1열교환기로 배출하는 흡수탑 가압장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.The method according to claim 1,
Connected between the absorption tower and the first heat exchanger,
And an absorption tower pressurizing device configured to pressurize the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower and discharge the carbon dioxide-containing absorption liquid to the first heat exchanger. 청구항 2에 있어서,
상기 흡수탑 가압장치는
상기 제1열교환기에서 기액분리가 일어나지 않도록, 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가압하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.The method according to claim 2,
The absorption tower pressurization device
And pressurizing the carbon dioxide-containing absorbent liquid so that gas-liquid separation does not occur in the first heat exchanger. 청구항 1에 있어서,
상기 플래쉬 드럼과 상기 탈거탑 사이에 연결되어,
상기 플래쉬 드럼에서 배출되어 상기 탈거탑으로 공급되는 상기 이산화탄소 함유 흡수액의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.The method according to claim 1,
Connected between the flash drum and the stripping column,
And a flow rate control valve for controlling the flow rate of the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the flash drum and supplied to the stripping column. 청구항 1에 있어서,
상기 플래쉬 드럼과 상기 제2열교환기 사이에 연결되어,
상기 플래쉬 드럼에서 배출되어 상기 제2열교환기로 인가되는 상기 이산화탄소 함유 증기를 압축시키는 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.The method according to claim 1,
Connected between the flash drum and the second heat exchanger,
And a compressor for compressing the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum and applied to the second heat exchanger. 청구항 1에 있어서,
상기 제2열교환기와 상기 탈거탑에 연결되어, 상기 제2열교환기에서 열교환된 이산화탄소 함유 증기와, 상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 함유 증기를 인가받아 응축시키는 응축기; 및
상기 응축기와 연결되어, 상기 응축기에서 응축된 응축수와 이산화탄소를 기액 분리하는 리플럭스 드럼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치The method according to claim 1,
A condenser connected to the second heat exchanger and the stripping column to receive and condense carbon dioxide-containing steam heat-exchanged in the second heat exchanger and carbon dioxide-containing steam discharged from the stripping column; And
The carbon dioxide separation and removal device is connected to the condenser, further comprising a reflux drum for gas-liquid separating the condensed water and carbon dioxide condensed in the condenser 청구항 1에 있어서,
상기 제1열교환기는
상기 제1열교환기에서 열교환에 의해 가열된 이산화탄소 함유 흡수액과, 상기 탈거탑에서 상기 제1열교환기로 인가되는 고온의 흡수액의 온도차이를 10℃이하가 되도록 상기 이산화탄소 함유 흡수액의 온도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.The method according to claim 1,
The first heat exchanger
The temperature of the carbon dioxide-containing absorbent liquid is increased so that the temperature difference between the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated by heat exchange in the first heat exchanger and the hot absorbent liquid applied to the first heat exchanger in the stripping column is 10 ° C. or less. Carbon dioxide separation and removal device. 이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑;
상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하여 배출하는 탈거탑;
상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼;
상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기; 및
상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며,
상기 탈거탑은 상기 플래쉬 드럼에서 기액 분리된 상기 이산화탄소 함유 흡수액과 상기 제2열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 공급받아, 가열하여 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.An absorption tower receiving an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbing liquid, and discharging a carbon dioxide containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide into the regenerating absorbing liquid;
A stripping column for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid and separating the discharged absorption liquid into carbon dioxide and discharging it;
A first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower into a high temperature absorption liquid discharged from the stripping column;
A flash drum for gas-liquid separation of carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger into carbon dioxide-containing vapor and carbon dioxide-containing absorbent liquid;
A second heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the flash drum through a high temperature carbon dioxide-containing steam compressed by the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum; And
And a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbing liquid to the stripping column by receiving and heating the regeneration absorbing liquid discharged from the stripping column.
The stripping column receives the carbon dioxide-containing absorbent liquid gas-separated from the flash drum and the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the second heat exchanger, and heats to separate the regeneration absorbent liquid and carbon dioxide. 이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑;
상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소로 분리하여 배출하는 탈거탑;
상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼;
상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기; 및
상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며,
상기 플래쉬 드럼은 상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액과 상기 제2열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 인가받아 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치An absorption tower receiving an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbing liquid, and discharging a carbon dioxide containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide into the regenerating absorbing liquid;
A stripping column that heats the carbon dioxide-containing absorbent liquid and separates the regenerated absorbent liquid into carbon dioxide;
A first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower into a high temperature absorption liquid discharged from the stripping column;
A flash drum for gas-liquid separation of the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger into carbon dioxide-containing vapor and carbon dioxide-containing absorbent liquid;
A second heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger through the high temperature carbon dioxide-containing steam compressed by the carbon dioxide-containing steam discharged from the flash drum; And
And a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbing liquid to the stripping column by receiving and heating the regeneration absorbing liquid discharged from the stripping column.
The flash drum receives carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger and carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the second heat exchanger to separate gas-liquid into carbon dioxide-containing vapor and carbon dioxide-containing absorbent liquid. 이산화탄소를 함유한 배기가스와 재생 흡수액을 공급받아, 상기 재생 흡수액에 상기 이산화탄소를 흡수시킨 이산화탄소 함유 흡수액을 배출하는 흡수탑;
상기 이산화탄소 함유 흡수액을 가열하여, 재생 흡수액과 이산화탄소를 분리하여 배출하는 탈거탑;
상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 이산화탄소 함유 증기와 이산화탄소 함유 흡수액으로 기액 분리하는 플래쉬 드럼;
상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 플래쉬 드럼에서 배출된 이산화탄소 함유 증기를 압축한 고온의 이산화탄소 함유 증기를 통해 가열하는 제2열교환기; 및
상기 탈거탑에서 배출되는 재생 흡수액을 인가받아 가열하여 고온 재생 흡수액을 상기 탈거탑으로 공급하는 리보일러를 포함하며,
상기 제1열교환기는 상기 흡수탑에서 배출된 이산화탄소 함유 흡수액과, 상기 제2열교환기에서 가열된 이산화탄소 함유 흡수액을 상기 탈거탑에서 배출되는 고온의 흡수액으로 가열하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 및 제거 장치.An absorption tower receiving an exhaust gas containing carbon dioxide and a regeneration absorbing liquid, and discharging a carbon dioxide containing absorbing liquid absorbing the carbon dioxide into the regenerating absorbing liquid;
A stripping column for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid to separate and discharge the regeneration absorption liquid and carbon dioxide;
A first heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower into a high temperature absorption liquid discharged from the stripping column;
A flash drum for gas-liquid separation of carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the first heat exchanger into carbon dioxide-containing vapor and carbon dioxide-containing absorbent liquid;
A second heat exchanger for heating the carbon dioxide-containing absorption liquid discharged from the absorption tower through a high temperature carbon dioxide-containing steam compressed by the carbon dioxide-containing vapor discharged from the flash drum; And
And a reboiler for supplying a high temperature regeneration absorbing liquid to the stripping column by receiving and heating the regeneration absorbing liquid discharged from the stripping column.
And the first heat exchanger heats the carbon dioxide-containing absorbent liquid discharged from the absorption tower and the carbon dioxide-containing absorbent liquid heated in the second heat exchanger with a high temperature absorbent liquid discharged from the stripping column.
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