KR102091882B1 - 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법 - Google Patents

탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102091882B1
KR102091882B1 KR1020130101349A KR20130101349A KR102091882B1 KR 102091882 B1 KR102091882 B1 KR 102091882B1 KR 1020130101349 A KR1020130101349 A KR 1020130101349A KR 20130101349 A KR20130101349 A KR 20130101349A KR 102091882 B1 KR102091882 B1 KR 102091882B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
absorbent
acid gas
gas
stripping
saturated
Prior art date
Application number
KR1020130101349A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150024190A (ko
Inventor
곽노상
장경룡
심재구
이인영
이지현
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020130101349A priority Critical patent/KR102091882B1/ko
Publication of KR20150024190A publication Critical patent/KR20150024190A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102091882B1 publication Critical patent/KR102091882B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B01D2252/102—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B01D2252/20494—Amino acids, their salts or derivatives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 흡수탑에서 흡수제와 혼합가스를 접촉하여 산성가스를 포집하고 이 과정에서 흡수제와 산성가스의 발열반응에 의해 승온된 흡수액(리치아민)을 탈거탑 하부에서 나오는 흡수제(린아민)와 열교환하여 승온시키고(95~105℃), 이 흡수제를 직접적으로 리보일러에 공급하여 소량의 스팀을 사용하여 흡수한 산성가스를 과량 탈거할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 배가스 중에 함유된 산성가스를 흡수제에 흡수시켜 제1 산성가스 포화 흡수제를 생성하는 흡수탑; 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 승온시키는 열교환기; 상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받아 외부의 스팀을 이용하여 재가열하고, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 증기는 탈거탑의 하부영역에 공급하며, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 액상은 탈거탑의 상부영역에 공급하는 리보일러; 및 상기 리보일러로부터 공급되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 산성가스 및 흡수제로 분리하는 탈거탑;을 포함하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템을 개시한다.

Description

탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법{SYSTEM FOR SOLVENT SCRUBBING ACID GAS BY IMPROVEMENT OF STRIPPER PROCESS FLOW AND METHOD FOR SOLVENT SCRUBBING ACID GAS USING THEREOF}
본 발명의 일 실시예는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법에 관한 것이다.
최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히, 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 줄이기 위하여 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다. 화력발전소 등 연소설비에서 발생하는 산성가스인 이산화탄소를 제거하기 위하여 사용되는 흡수제를 이용한 화학적 흡수방법은 높은 효율과 안정적인 기술로 가장 많이 연구되고 있다. 이산화탄소를 포집하기 위한 아민계 포집공정은 화학적 흡수기술의 일종으로 석유화학 공정 중 개질공정에서 적용된 바 있는 기술적 신뢰성이 확보된 기술이나 석유화학 공정가스가 아닌 연소 배가스에 적용하기 위해서는 공정의 개선이 필요한 분리기술이다.
도 1은 종래 기술에 따른 화학적 흡수제를 이용한 산성가스의 흡수 및 탈거 공정을 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉각된 배가스(111)는 통상적으로 40~60℃의 온도에서 흡수제(115)와 접촉되며, 산성가스는 흡수제(115) 내의 화학적 흡수제와 결합한 다음, 순환되는 세척용 물(117)을 이용하여 흡수제 또는 증기가 비말 동반하는 것을 방지한 후, 흡수탑(110)에서 배출된다. 여기서, 출구 가스에 산성가스 농도는 흡수제에서의 화학 반응으로 감소시킬 수 있지만, 낮은 출구 산성가스 농도를 유지하기 위해서는 흡수탑(110)이 높아져야 한다. 화학적 결합에 의해 산성가스를 흡수한 흡수제(112)는 열교환기(140)를 거쳐 가열되어 탈거탑(120)의 상부(121)로 주입된다. 흡수제의 재생은 높은 온도(110℃ 내지 140℃) 및 대기압 정도의 압력에서 탈거탑(120)에서 수행된다. 재생 조건을 유지하기 위하여 열(124)이 리보일러(130)로 공급되며 이 과정에서 열에너지가 소모된다. 공급되는 에너지는 흡수제에서 화학적으로 결합되어 있는 산성가스를 탈거시키고 탈거된 산성가스와 수증기의 혼합가스(122)는 응축기(125)에서 회수되어 기액분리장치(126)를 거쳐 탈거탑(120)으로 다시 공급(127)된다. 산성가스가 탈거된 흡수제(115)는 열교환기(140)를 거쳐 흡수탑(110) 수준의 온도로 낮추어 흡수탑(110)으로 펌프에 의해 이송된다.
그러나, 이와 같은 종래 시스템은 산성가스의 흡수 및 탈거공정에서 흡수제의 재생을 위해 많은 에너지가 소모되는 문제점이 있었다. 따라서, 이러한 재생에너지를 줄이기 위한 흡수제와 관련 공정의 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히 탈거 공정의 장치 및 흐름을 최적화하여 가장 경제적인 산성가스, 대표적으로 연소 반응에서 필연적으로 발생하는 이산화탄소의 포집효율을 높이고자 하는 연구가 많은 연구자에 의해 연구되고 있다.
공개특허 제10-2012-0032123호 '산성가스 분리용 저 에너지 재생공정 및 장치' 공개특허 제10-2012-0000979호 '산성가스 분리 회수 장치'
본 발명의 일 실시예는 흡수탑에서 흡수제와 혼합가스를 접촉하여 산성가스를 포집하고 이 과정에서 흡수제와 산성가스의 발열반응에 의해 승온된 흡수액(리치아민)을 탈거탑 하부에서 나오는 흡수제(린아민)와 열교환하여 승온시키고(95~105℃), 이 흡수제를 직접적으로 리보일러에 공급하여 소량의 스팀을 사용하여 흡수한 산성가스를 과량 탈거할 수 있는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 산성가스 포집시스템은 배가스 중에 함유된 산성가스를 흡수제에 흡수시켜 제1 산성가스 포화 흡수제를 생성하는 흡수탑, 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 승온시키는 열교환기, 상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받아 외부의 스팀을 이용하여 재가열하는 리보일러, 상기 리보일러로부터 공급되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 산성가스 및 흡수제로 분리하는 탈거탑, 및 상기 탈거탑으로부터 분리되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 기액 분리하고 분리된 흡수제를 탈거탑으로 재공급하는 기액분리장치를 포함하고, 상기 리보일러는 상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받아 외부의 스팀을 이용하여 재가열함에 있어, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 증기는 탈거탑의 하부영역에 공급하며, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 액상은 탈거탑의 상부영역에 공급하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 이산화탄소가 포화된 리치아민일 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 린아민일 수 있다.
상기 리보일러는 상기 탈거탑의 흡수제에 포함된 물의 증발을 막고, 확산에 의한 탈거를 유도할 수 있다.
상기 리보일러는 상기 탈거탑과 상기 열교환기 사이에 배치되고, 상기 열교환기는 상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 유입하는 유입구; 및 열교환된 제2 산성가스 포화 흡수제를 상기 리보일러로 유출하는 유출구를 구비할 수 있다.
상기 탈거탑은 중앙영역을 지나는 흡수제와 접촉하여 상기 흡수제를 재가열하는 재가열부를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 95℃ 내지 105℃로 승온시킬 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 각각의 온도차가 5℃ 이내일 수 있다.
상기 열교환기는 나선형 또는 수직형으로 형성될 수 있다.
상기 산성가스는 이산화탄소, 황화수소, 이산화황, 이산화질소 및 황화카보닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시에에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법은 흡수탑으로 공급된 산성가스를 함유하는 배가스 및 흡수제가 반응하여 제1 산성가스 포화 흡수제를 생성하는 제1 단계, 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환기에서 열교환하여 승온시키는 제2 단계, 상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받은 리보일러가 외부의 스팀을 이용하여 상기 제2 산성가스 포화 흡수제를 재가열하고, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 증기는 탈거탑의 하부영역에 공급하며, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 액상은 탈거탑의 상부영역에 공급하는 제3 단계, 상기 리보일러로부터 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받은 탈거탑이 상기 제2 산성가스 포화 흡수제를 산성가스 및 흡수제로 분리하는 제4 단계, 및 상기 탈거탑으로부터 분리되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 기액분리장치에서 기액 분리하고 분리된 흡수제를 탈거탑으로 재공급하는 제5 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 이산화탄소가 포화된 리치아민일 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 린아민일 수 있다.
상기 제4 단계는 중앙영역을 지나는 흡수제와 접촉하여 상기 흡수제를 재가열하는 재가열과정을 포함할 수 있다.
상기 제2 단계는 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 95℃ 내지 105℃로 승온시킬 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 각각의 온도차가 5℃ 이내일 수 있다.
상기 산성가스는 이산화탄소, 황화수소, 이산화황, 이산화질소 및 황화카보닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법은 혼합가스로부터 산성가스를 분리 회수하는 공정에서 리보일러와 탈거탑의 순서를 상용 공정과 반대로 배치하여 기존의 아민 흡수제의 산성가스 분리회수 시스템 보다 재생 에너지 사용량 및 탈거탑 크기를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법은 산성가스 분리 회수공정 운전시 가장 많은 비중을 차지하는 재생에너지 비용을 줄이고 기존 공정에 추가되는 설비가 없이 탈거탑의 높이만을 작게 설계할 수 있어 초기 투자비를 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 화학적 흡수제를 이용한 산성가스의 흡수 및 탈거 공정을 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 리보일러의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 리보일러의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템은 배가스 중에 함유된 산성가스를 흡수제에 흡수시켜 제1 산성가스 포화 흡수제를 생성하는 흡수탑(210)과, 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑(220) 하부에서 배출되는 흡수제(224)를 열교환하여 승온시키는 열교환기(240)와, 열교환기(240)에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제(241)를 공급받아 외부의 스팀을 이용하여 재가열하고, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제(241)의 증기는 탈거탑(220)의 하부영역(222)에 공급하며, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제(241)의 액상은 탈거탑(220)의 상부영역(221)에 공급하는 리보일러(230)와, 리보일러(230)로부터 공급되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 산성가스 및 흡수제로 분리하는 탈거탑(220), 및 흡수탑(210)과 열교환기(240)와 리보일러(230) 및 탈거탑(220)을 순차적으로 지나는 흡수제와 이산화탄소의 발열반응에 의해 승온된 흡수제를 기액 분리한 다음 분리된 흡수제를 탈거탑(220)에 재공급하는 기액분리장치(226)를 포함한다.
상기 산성가스는 이산화탄소, 황화수소, 이산화황, 이산화질소 및 황화카보닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 이산화탄소가 포화된 리치아민일 수 있다.
상기 제1 산성가스 포화 흡수제(212)와 탈거탑(220) 하부에서 배출되는 흡수제(224)는 각각의 온도차가 5℃ 이내일 수 있다.
상기 탈거탑(220) 하부에서 배출되는 흡수제는 린아민일 수 있다.
상기 리보일러(230)는 탈거탑(220)과 열교환기(240) 사이에 배치되어, 탈거탑(220)의 흡수제(224)에 포함된 물의 증발을 막고, 확산에 의한 탈거를 유도할 수 있다.
상기 열교환기(240)는 탈거탑(220) 하부에서 배출되는 흡수제(224)를 유입하는 유입구와, 열교환된 제2 산성가스 포화 흡수제(241)를 리보일러(230)로 유출하는 유출구를 구비할 수 있다. 상기 열교환기(240)는 나선형 또는 수직형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 열교환기(240)는 제1 산성가스 포화 흡수제(212)와 탈거탑(220) 하부에서 배출되는 흡수제(224)를 열교환하여 95℃ 내지 105℃로 승온시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템의 동작을 설명하자면, 우선 흡수탑(210)에서 흡수제와 혼합가스를 접촉하여 산성가스를 포집하고, 이 과정에서 흡수제와 이산화탄소와의 발열반응에 의해 승온된 흡수액(즉, 제1 산성가스 포화 흡수제(212))을 탈거탑(220)에서 나오는 린아민(224)과 열교환하고, 이렇게 승온된 리치아민을 리보일러(230)에서 재가열하여 발생한 증기는 탈거탑 하부영역(222)에 공급하고, 액상은 탈거탑 상부영역(221)에 공급함으로써 탈거탑(220)에서는 흡수제에 포함된 물의 증발을 막고 확산에 의한 2차 탈거를 유도한다. 또한, 리보일러(230)에 사용된 스팀 응축수의 사용에 있어서 탈거탑(220) 중앙영역을 지나는 흡수제와 접촉하여 흡수제를 재 가열해주는 재가열부(미도시)를 포함하고 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 리보일러(230)와 탈거탑(220)의 순서를 상용공정과 반대로 배치하여 이산화탄소 포집 공정에 소비되는 재생에너지 사용량을 획기적으로 줄이는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 발명에서 사용되는 제1 산성가스 포화 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 산성가스를 포함하고 있는 화학 공정 가스 및 연소 배가스는 흡수탑(210)에 의해 발생되는 압력강하를 극복하기 위하여 팬을 이용하여 배가스 냉각기(214)로 보내지고, 냉각된 배가스는 통상적으로 40℃ 내지 60℃의 온도에서 흡수제와 접촉한다. 배가스 중 산성가스는 흡수제와 접촉되어 흡수되며, 산성가스를 빼앗긴 배가스는 흡수제 증기가 비말하는 것을 방지하기 위한 세정장치(217)를 거친 후 흡수탑(210)에서 배출(216)된다. 이러한 흡수액인 제1 산성가스 포화 흡수제(리치아민)(212)를 탈거탑(220) 하부에서 나오는 흡수제(린아민)와 1차 열교환하여 승온시키고(95~105℃), 이 흡수제를 탈거탑(220)에 공급하기 전에 리보일러(230)에 공급하여 소량의 스팀(즉, 공정에서의 스팀 사용량의 약 85%만 사용)을 사용하여 흡수한 산성가스를 과량 탈거할 수 있다. 이때, 리보일러(230)에서 재가열하여 발생한 증기는 탈거탑(220)의 하부영역(222)에 공급하고 액상은 탈거탑(220)의 상부영역(221)에 공급하여 흡수제에 포함된 물의 증발을 막고, 확산에 의한 2차 탈거를 유도하게 된다. 본 발명에서는 이러한 공정 흐름 개선을 통해 리보일러(230)에서 사용하는 스팀의 약 10 ~ 15% 이상을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 리보일러(230)는 케틀형(Kettle type)의 리보일러일 수 있다. 즉, 케틀형의 리보일러는 쉘 측(Shell Side)에서 보일링(Boiling)이 일어나는 경우 사용되고, 주로 리보일러로 사용되고 있다. 이러한 리보일러(230)는 가장 구조가 간단하고 손쉽게 값싼 증기를 얻을 수 있어 널리 사용되는데, 번들(Bundle)은 유튜브형(U-tube type), 유동두형, 고정형(Fixed type)을 사용하며 쉘 측에 증발이 잘 일어날 수 있고, 액체와 기체를 분리하기 위하여 증기실이 있다. 이러한 특징들로 인하여 일반적인 공정과 본 발명에 동일한 리보일러의 적용이 가능하다.
이하에서는, 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로 제공되는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시 예 1]
30wt%의 MEA, 피페라진(Piperazine)을 흡수제로 이용하여 이산화탄소인 15 vol%의 이산화탄소를 포함하고 있는 40℃로 조절된 연소 배가스를 2.0m3유량으로 흡수탑 하부(211)에 투입하였다. 이때, 흡수제의 순환량은 100ml/min, 흡수탑(210)에 투입되는 흡수제의 온도는 40℃로 하였다. 흡수탑(210)과 열교환기(240)와 리보일러(230) 및 탈거탑(220)을 순차적으로 지나는 흡수제와 이산화탄소의 발열반응에 의해 승온된 흡수제는 탈거탑(220)의 후단에 위치한 기액분리장치(226)에 의해 기액 분리된 다음 분리된 흡수제는 재차 탈거탑(220)으로 공급되게 하였다. 그리고, 리보일러(230)에서 발생한 기상의 흡수제는 탈거탑(220)의 하부영역(222)으로 공급되고 액상의 흡수제는 탈거탑(220)의 상부영역(221)으로 공급되게 하였다. 또한, 흡수탑(210)으로 들어오기 전과 흡수탑(210)을 거친 배가스의 이산화탄소 농도를 가스 분석기를 이용하여 측정하고, 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 2에는 아민의 휘발도 비교실험 결과를 나타내었다.
[비교 예 1]
상기 실시 예 1에서 흡수탑(210)을 나온 흡수액을 탈거탑(220)에서 나온 고온의 흡수액으로만 열교환하고 탈거탑(220)과 리보일러(230) 순으로 흡수제가 통과하며, 탈거탑(220)의 높이가 1.3배이며, 스팀 응축수를 재사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시 예 1과 동일한 방법으로 실시하여 얻은 이산화탄소 제거율이 90% 일때의 이산화탄소 포집량 (ton)당 리보일러 열사용량은 표 1과 같다.(일반적인 상용공정과 동일)
[표 1]
Figure 112013077706511-pat00001
[표 2]
Figure 112013077706511-pat00002
실시 예 1의 경우 비교 예 1에 비하여 동일한 이산화탄소의 제거효율(90%)에서 동일한 이산화탄소를 포집하는데 리보일러(230)의 열사용량이 적게 사용됨을 확인할 수 있다.
이와 같은 결과를 볼 때 동일한 이산화탄소 제거율을 기준으로 본 발명에서 개발한 흡수 및 탈거공정을 적용할 경우 리보일러(230)에 사용되는 스팀 사용량을 획기적으로 감소시킬 수 있고, 리보일러(230)를 통한 2차 재생에서 대부분의 CO2가 분리됨으로 3차 재생이 이루어지는 탈거탑 높이 감소가 가능하여 초기 투자비 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명을 적용할 경우(실시 예 1)와 적용하지 않을 경우(비교 예 1)의 경우, 0.35GJ/ton-CO2의 소비 에너지 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 500MW 석탄 화력 발전소를 기준으로 CO2를 처리할 때, 하루 약 10,000 ton의 CO2가 발생하고 90% 처리시 하루 약 3,500GJ의 에너지 소비를 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 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.
210: 흡수탑 213, 232, 242: 펌프
214: 냉각기 217: 세척수
220: 탈거탑 225: 응축기
226: 기액분리장치 230: 리보일러
240: 열교환기

Claims (19)

  1. 배가스 중에 함유된 산성가스를 흡수제에 흡수시켜 제1 산성가스 포화 흡수제를 생성하는 흡수탑;
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 승온시키는 열교환기;
    상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받아 외부의 스팀을 이용하여 재가열하는 리보일러;
    상기 리보일러로부터 공급되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 산성가스 및 흡수제로 분리하는 탈거탑; 및
    상기 탈거탑으로부터 분리되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 기액 분리하고 분리된 흡수제를 탈거탑으로 재공급하는 기액분리장치를 포함하고,
    상기 리보일러는 상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받아 외부의 스팀을 이용하여 재가열함에 있어, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 증기는 탈거탑의 하부영역에 공급하며, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 액상은 탈거탑의 상부영역에 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 이산화탄소가 포화된 리치아민인 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 린아민인 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리보일러는 상기 탈거탑의 흡수제에 포함된 물의 증발을 막고, 확산에 의한 탈거를 유도하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리보일러는 상기 탈거탑과 상기 열교환기 사이에 배치되고,
    상기 열교환기는 상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 유입하는 유입구; 및 열교환된 제2 산성가스 포화 흡수제를 상기 리보일러로 유출하는 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탈거탑은 중앙영역을 지나는 흡수제와 접촉하여 상기 흡수제를 재가열하는 재가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 95℃ 내지 105℃로 승온시키는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 각각의 온도차가 5℃ 이내인 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 나선형 또는 수직형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 산성가스는 이산화탄소, 황화수소, 이산화황, 이산화질소 및 황화카보닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템.
  12. 흡수탑으로 공급된 산성가스를 함유하는 배가스 및 흡수제가 반응하여 제1 산성가스 포화 흡수제를 생성하는 제1 단계;
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환기에서 열교환하여 승온시키는 제2 단계;
    상기 열교환기에서 승온된 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받은 리보일러가 외부의 스팀을 이용하여 상기 제2 산성가스 포화 흡수제를 재가열하고, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 증기는 탈거탑의 하부영역에 공급하며, 재가열시 발생하는 제2 산성가스 포화 흡수제의 액상은 탈거탑의 상부영역에 공급하는 제3 단계;
    상기 리보일러로부터 제2 산성가스 포화 흡수제를 공급받은 탈거탑이 상기 제2 산성가스 포화 흡수제를 산성가스 및 흡수제로 분리하는 제4 단계; 및
    상기 탈거탑으로부터 분리되는 제2 산성가스 포화 흡수제를 기액분리장치에서 기액 분리하고 분리된 흡수제를 탈거탑으로 재공급하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 이산화탄소가 포화된 리치아민인 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 린아민인 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제4 단계는 중앙영역을 지나는 흡수제와 접촉하여 상기 흡수제를 재가열하는 재가열과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2 단계는 상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제를 열교환하여 95℃ 내지 105℃로 승온시키는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 산성가스 포화 흡수제와 상기 탈거탑 하부에서 배출되는 흡수제는 각각의 온도차가 5℃ 이내인 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 산성가스는 이산화탄소, 황화수소, 이산화황, 이산화질소 및 황화카보닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집방법.
KR1020130101349A 2013-08-26 2013-08-26 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법 KR102091882B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130101349A KR102091882B1 (ko) 2013-08-26 2013-08-26 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130101349A KR102091882B1 (ko) 2013-08-26 2013-08-26 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150024190A KR20150024190A (ko) 2015-03-06
KR102091882B1 true KR102091882B1 (ko) 2020-03-23

Family

ID=53020950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130101349A KR102091882B1 (ko) 2013-08-26 2013-08-26 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102091882B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001891A (ko) 2021-06-29 2023-01-05 한국전력공사 산성가스 포집 시스템 및 산성가스 포집 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101751723B1 (ko) * 2015-09-04 2017-07-03 한국전력공사 산성가스 포집 시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
CN107777817B (zh) * 2016-08-31 2020-08-18 湖南海利化工股份有限公司 农药硫双灭多威废水的预处理系统及方法
CN110314500B (zh) * 2019-06-21 2024-05-10 光大绿色环保管理（深圳）有限公司 一种湿法脱酸的设备及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101199473B1 (ko) 2010-06-28 2012-11-09 한국전력공사 산성가스 분리 회수 장치
KR101190725B1 (ko) * 2010-07-14 2012-10-12 한국전력공사 산성가스 분리회수 장치
KR101724157B1 (ko) * 2010-09-17 2017-04-06 한국전력공사 혼합가스 중 산성가스를 분리하는 분리장치 및 분리방법
KR101168063B1 (ko) 2010-09-28 2012-07-31 한국전력공사 산성가스 분리용 저 에너지 재생공정 및 장치
KR101726162B1 (ko) * 2011-07-18 2017-04-26 한국전력공사 산성가스 포집을 위한 탈거장치의 에너지원 재사용 방법
KR101746235B1 (ko) * 2011-08-29 2017-06-13 한국전력공사 에너지 효율이 증대된 발전소 이산화탄소 포집장치 및 포집방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001891A (ko) 2021-06-29 2023-01-05 한국전력공사 산성가스 포집 시스템 및 산성가스 포집 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150024190A (ko) 2015-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5507584B2 (ja) アミン放出物制御のための方法およびプラント
EP1781400B1 (en) Cleaning of combustion gas including the removal of co2
EP2722097B1 (en) Combustion exhaust gas treatment system and combustion exhaust gas treatment method
JP5597260B2 (ja) 燃焼排ガス中の二酸化炭素除去装置
JP2012236166A (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
AU2014206161B2 (en) An ammonia stripper for a carbon capture system for reduction of energy consumption
JP6284383B2 (ja) Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法
KR101751723B1 (ko) 산성가스 포집 시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
JP5738137B2 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
JP2013059726A (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
JP2016159239A (ja) 二酸化炭素の回収装置および回収方法
KR102091882B1 (ko) 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
KR101726162B1 (ko) 산성가스 포집을 위한 탈거장치의 에너지원 재사용 방법
KR101956927B1 (ko) 스팀응축수에 포함된 증기의 재순환을 통한 이산화탄소 포집공정 및 시스템
KR20180023373A (ko) 산성촉매 층을 포함하는 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
JP6071622B2 (ja) Ｃｏ２及びｈ２ｓを含むガスの回収システム及び方法
KR101951047B1 (ko) 화학적 흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수 및 탈거 장치
WO2016072292A1 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
KR20150004562A (ko) 이산화탄소 포집 장치
JP2016112482A (ja) 二酸化炭素回収方法および二酸化炭素回収装置
JP6004821B2 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
JP6811759B2 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
KR20160035790A (ko) 탈거탑 리보일러의 응축수 에너지를 재활용한 이산화탄소 포집 장치
KR20130023482A (ko) 흡수효율이 향상된 이산화탄소 회수장치 및 회수방법
KR101630054B1 (ko) 산성가스 포집 시스템 및 그 포집 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant