KR102096862B1 - Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst - Google Patents

Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst Download PDF

Info

Publication number
KR102096862B1
KR102096862B1 KR1020180006465A KR20180006465A KR102096862B1 KR 102096862 B1 KR102096862 B1 KR 102096862B1 KR 1020180006465 A KR1020180006465 A KR 1020180006465A KR 20180006465 A KR20180006465 A KR 20180006465A KR 102096862 B1 KR102096862 B1 KR 102096862B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
absorbent
carbon dioxide
metal oxide
transition metal
regenerating
Prior art date
Application number
KR1020180006465A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190088219A (en
Inventor
백일현
남성찬
박성열
하산 바티 우메르
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020180006465A priority Critical patent/KR102096862B1/en
Publication of KR20190088219A publication Critical patent/KR20190088219A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102096862B1 publication Critical patent/KR102096862B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/345Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/14Separation 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
    • B01D53/1456Removing acid components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/20Vanadium, niobium or tantalum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/847Vanadium, niobium or tantalum or polonium
    • B01J23/8474Niobium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/0006Catalysts containing parts with different compositions
    • B01J35/19
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

본 발명은 산성가스 제거용 흡수제 재생에 관한 것으로, 보다 구체적으로 산성가스 제거용 흡수제를 이용하여 산성가스를 흡수하고 전이금속 산화물을 촉매로 이용하여 흡수제를 재생하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법은, 금속 산화물 표면상에 존재하는 브뢴스테드(Bronsted)산 위치 및 루이스(Lewis)산 위치가 산성가스, 특히 이산화탄소를 흡수한 흡수제와 이산화탄소가 결합된 카바메이트의 분해를 촉진하여 이산화탄소를 탈거한다. 이는 종래의 흡수제 재생열보다 낮은 재생열로 흡수제를 재생할 수 있어 고효율 저비용으로 흡수제를 재생하고 이산화탄소를 포집할 수 있다.The present invention relates to the regeneration of an absorbent for removing acidic gas, and more particularly, to a method for absorbing acidic gas using an absorbent for removing acidic gas and regenerating the absorbent using a transition metal oxide as a catalyst. In the method for regenerating an absorbent for removing acidic gas using the transition metal oxide catalyst of the present invention, the location of the Bronzed acid and Lewis acid on the surface of the metal oxide absorbs acid gas, especially carbon dioxide. The carbon dioxide is removed by promoting the decomposition of the carbamate in which the absorbent and carbon dioxide are combined. It is possible to regenerate the absorbent with a regeneration heat lower than that of the conventional absorbent, thereby regenerating the absorbent and capturing carbon dioxide at a low cost with high efficiency.

Description

전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법 {Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst}{Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst}

본 발명은 산성가스 제거용 흡수제 재생에 관한 것으로, 보다 구체적으로 산성가스 제거용 흡수제를 이용하여 산성가스를 흡수하고 전이금속 산화물을 촉매로 이용하여 흡수제를 재생하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the regeneration of an absorbent for removing acidic gas, and more particularly, to a method for absorbing acidic gas using an absorbent for removing acidic gas and regenerating the absorbent using a transition metal oxide as a catalyst.

산업이 고도화되고 현대인이 생활이 윤택해지면서 가축분뇨와 음식물 폐기물과 같은 고농도 유기성 폐기물의 처리문제가 심각하게 대두되고 있다. 유기성 폐기물을 자원화하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 그 중 유기성 폐기물 유래의 바이오가스 활용이 주목받고 있다. 이러한 유기성 폐자원인 바이오가스의 주 성분은 메탄(CH4) 50~75 vol.%, 이산화탄소(CO2) 25~45 vol.%, 황화수소(H2S) 2,000~3,000 ppm, 수분 및 기타 5 vol.% 등으로 다량의 산성가스를 포함하고 있다. 바이오가스 구성의 대부분을 차지하는 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)는 대표적인 온실가스로 포집 및 자원화가 필요하며, 이를 자원화하기 위해서는 고순도 정제가 필수적이다. As the industry is advanced and modern people are enriched in life, the problem of disposal of high-concentration organic waste such as livestock manure and food waste is emerging seriously. Many studies have been conducted to turn organic waste into resources, and among them, the use of biogas derived from organic waste has attracted attention. The main components of these organic waste biogas are methane (CH 4 ) 50 ~ 75 vol.%, Carbon dioxide (CO 2 ) 25 ~ 45 vol.%, Hydrogen sulfide (H 2 S) 2,000 ~ 3,000 ppm, moisture and other 5 It contains a large amount of acid gas as vol.%. Methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ), which occupy most of the biogas composition, are representative greenhouse gases that need to be captured and resourced.

유기성 폐자원 중 이산화탄소를 비롯한 산성가스를 분리하기 위한 기술로는 화학적 흡수법, 물리적 흡수법 또는 분리막 분리법 등이 알려져 있고, 산업현장에서는 흡수효율이 높은 화학적 흡수법이 주로 사용된다. 화학적 흡수법은 습식 흡수기술과 건식 흡착기술이 상용화되어 가동되고 있으며, 습식 흡수기술의 효율이 높은 편이다. 화학적 흡수법 중 특히 아민계 흡수제에 의한 이산화탄소 흡수공정은 알킬기에 아민과 수산화기가 결합된 알칸올아민을 흡수제로 이용하는 화학흡수공정으로 유입 가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수탑과 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 재생하는 재생탑(가열 재생탑) 및 부대설비로 구성되어 있다. 발전소를 포함한 각종 산업에서 사용 중인 에너지 과소비형 공정에서 발생되는 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있는 공정으로 알려져 있으며, 알카놀아민류 특히 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 디에탄올아민(diethanolamine, DEA) 및 메틸디에탄올아민(methyldiethanolamine, MDEA) 등이 대표적인 아민계 흡수제이다. 아민계 흡수제 외에도 다양한 흡수제를 개발하기 위해 연구가 진행되고 있으나, 비용, 작동 설비, 이산화탄소 흡수율 등 아민계 흡수제보다 높은 효율의 흡수제 개발엔 한계가 있다. As a technique for separating acidic gases including carbon dioxide from organic waste resources, a chemical absorption method, a physical absorption method, or a membrane separation method is known, and a chemical absorption method with high absorption efficiency is mainly used in industrial sites. In the chemical absorption method, wet absorption technology and dry adsorption technology are commercialized and operated, and the efficiency of the wet absorption technology is high. Among the chemical absorption methods, the carbon dioxide absorption process by an amine-based absorbent is a chemical absorption process using an alkanolamine in which an amine and a hydroxyl group are combined as an absorbent as an absorbent, an absorption tower that selectively absorbs carbon dioxide from an inlet gas, and an absorbent that absorbs carbon dioxide. It consists of a regeneration tower (heated regeneration tower) and ancillary equipment for regeneration. It is known as a process that can effectively capture carbon dioxide generated in energy-consuming processes in use in various industries including power plants, alkanolamines, especially monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) and methyl Diethanolamine (methyldiethanolamine, MDEA) is a typical amine-based absorbent. In addition to amine-based absorbents, research is being conducted to develop various absorbents, but there are limitations in developing absorbers with higher efficiency than amine-based absorbers such as cost, operating equipment, and carbon dioxide absorption.

아민 흡수제는 약 75-90%의 효율로 이산화탄소를 회수할 수 있으나, 이러한 높은 분리 효율에도 불구하고, 이 기술에는 흡수제 재생에 필요한 높은 열에너지, 장치의 부식 등의 문제로 인한 용액 내 아민 농도의 제약, 회수 가스로부터의 수분 제거, 휘발성으로 인한 흡수제 손실, 부가 물질이나 높은 열에 의한 흡수제 열화, 산소와 결합에 의한 흡수제의 산화 등의 문제점을 가지고 있다. 이산화탄소 흡수공정에 필요한 에너지는 일반적으로 재생에너지(약 75%)와 기타 공정에너지(약 25%)로 구성되며 이중 재생에너지는 공정열과 반응열로 구성된다. 재생에너지를 줄이기 위해서는 재생에너지의 대부분을 차지하는 공정열을 줄여야 한다. The amine absorbent can recover carbon dioxide with an efficiency of about 75-90%, but despite this high separation efficiency, this technology limits the amine concentration in solution due to problems such as high heat energy required for absorbent regeneration and corrosion of the device. , It has problems such as removal of moisture from the recovered gas, loss of absorbents due to volatility, deterioration of absorbents by additional substances or high heat, and oxidation of absorbents by bonding with oxygen. The energy required for the carbon dioxide absorption process is generally composed of renewable energy (about 75%) and other process energy (about 25%), of which renewable energy is composed of process heat and reaction heat. In order to reduce renewable energy, it is necessary to reduce process heat, which accounts for most of the renewable energy.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 산성가스 포집 및 흡수제 재생에 필요한 에너지 절감을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 한국 공개특허 제2013-0002828호는 액상 이산화탄소 흡수제의 용매보다 증발열 및/또는 현열이 낮은 순환용매를 재생탑 하부에 공급하여 재생탑 내부의 압력을 유지하면서 이산화탄소를 배출하는 기술을 개시한다. 이는 증발열 및/또는 현열이 낮은 순환용매를 사용하여 이산화탄소 배출을 촉진하고 있으나, 재생탑 내부에 증기를 이용하여 흡수제를 재생하기 때문에 열에너지 절감효율이 낮다. 또한 그 중 촉매를 이용한 흡수제 재생방법으로 고체 산성 촉매인 H-ZSM-5와 γ-Al2O3가 알려져 있으며(idem et al.), 모노에탄올아민 흡수제의 재생열을 줄일 수 있다. 이러한 촉매를 사용한 흡수제 재생 공정은 재생열을 절감하는데 유용하다. In order to solve this problem, studies for energy saving required for collecting acid gas and regenerating absorbents are being actively conducted. Korean Patent Publication No. 2013-0002828 discloses a technique for discharging carbon dioxide while maintaining a pressure inside the regeneration tower by supplying a circulating solvent having a lower evaporation heat and / or sensible heat than the solvent of the liquid carbon dioxide absorbent to the bottom of the regeneration tower. This promotes carbon dioxide emission using a circulating solvent with low evaporation heat and / or sensible heat, but has low thermal energy saving efficiency because it regenerates the absorbent using steam inside the regeneration tower. In addition, among them, solid acid catalysts H-ZSM-5 and γ-Al 2 O 3 are known as an absorbent regeneration method using a catalyst (idem et al.), And can reduce the heat of regeneration of the monoethanolamine absorbent. The process of regenerating absorbents using these catalysts is useful for reducing regeneration heat.

따라서 산성가스 제거용 흡수제 재생공정에 필요한 에너지를 감소시키기 위한 기술개발이 요구된다.Therefore, it is required to develop a technology to reduce the energy required for the process of regenerating the absorbent for removing acid gas.

한국 공개특허공보 2013-0002828Korea Patent Publication 2013-0002828

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 산성가스 제거용 흡수제를 사용하여 산성가스를 흡수하고, 흡수제를 재생하기 위해 전이금속 산화물 촉매를 이용하여 산성가스 포집에 필요한 에너지를 절감하는 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공하고자 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and absorbs acid gas using an absorbent for removing acid gas, and uses an transition metal oxide catalyst to regenerate the absorbent, thereby reducing the energy required to collect the acid gas. It is intended to provide a method for regenerating an absorbent for removal.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명자들은 전이금속 산화물 촉매를 산성가스 제거용 흡수제의 재생공정에 이용함으로써 재생에너지를 절감할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. In order to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention by discovering that the transition metal oxide catalyst can be used to reduce the renewable energy by using it in the regeneration process of the acid gas removal absorbent.

본 발명은 산성가스 제거용 흡수제를 사용하여 산성가스를 흡수시켜 산성가스를 흡수한 흡수제를 수득하는 단계; 및 상기 산성가스를 흡수한 흡수제에 전이금속 산화물 촉매를 첨가하여 산성가스를 탈거하여 흡수제를 재생하는 단계를 포함하고, 상기 전이금속 산화물은 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 및 NiO로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고 산성가스 제거용 흡수제 용액 내 카바메이트의 분해를 촉진하는, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of absorbing acid gas using an absorbent for removing acid gas to obtain an absorbent absorbing acid gas; And removing the acid gas by adding a transition metal oxide catalyst to the absorbent absorbing the acid gas to regenerate the absorbent, wherein the transition metal oxide is Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O and NiO. Provided is a method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst, which promotes the decomposition of carbamate in an absorbent solution for removing acidic gases and is selected from the group consisting of.

본 발명은 또한 상기 흡수제는 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 디에탄올아민(diethaolamine, DEA), 트리에탄올아민(triethanolamine, TEA), 테트라에틸렌펜타아민(Tetraethylenepentamine, TEPA), 트리에틸렌테트라아민(Triethylenetetramine, TETA), N-메틸디에탄올아민(N-methyl diethanolamine, MDEA), 3-이소부톡시프로필아민(3-Isobutoxypropylamine), 디메틸아미노에틸아민(Dimethylaminoethylamine), 디글리콜아민(DGA, Diglycolamine), 헥실아민(Hexylamine), 2-아미노-2-메틸프로판올(AMP, 2-Amino-2-methyl-propanol), 헥사메틸렌디아민(HMDA, Hexamethylenediamine), 프로필아민(Propylamine), 디프로필아민(Dipropylamine), 부틸아민(Butylamine), 이소부틸아민(Isobutylamine), 2-에틸헥실아민(2-Ethylhexylamine), 4-아미노부탄올(4-Aminobutanol), 3-메톡시프로필아민(3-Methoxypropylamine), 알릴아민(Allylamine), 메틸디알릴아민(Methyldiallylamine), 펜틸아민(Pentylamine), 이소아밀아민(Isoamylamin), N-메틸에틸아민(N-Methylethylamine), 2-옥실아민(2-Octylamine), 및 2-하이드록실에틸아미노프로필아민(2-Hydroxyethylaminopropylamine), 피페라진(piperazine) 및 트리이소프로판올아민(triisopropanolamine, TIPA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention also the absorbent is monoethanolamine (monoethanolamine, MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), tetraethylenepentamine (TEPA), triethylenetetramine, TETA), N-methyl diethanolamine (MDEA), 3-Isobutoxypropylamine, Dimethylaminoethylamine, Diglycolamine (DGA), Hexylamine ( Hexylamine), 2-Amino-2-methylpropanol (AMP, Hexamethylenediamine), Propylamine, Dipropylamine, Butylamine ( Butylamine, Isobutylamine, 2-Ethylhexylamine, 4-Aminobutanol, 3-Methoxypropylamine, Allylamine, Methyl Diallylamine (Methyldiallylamine), Pentylami ne), Isoamylamin, N-Methylethylamine, 2-Octylamine, and 2-Hydroxyethylaminopropylamine, Piperazine ) And triisopropanolamine (TIPA), wherein at least one selected from the group consisting of a transition metal oxide catalyst provides a method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a catalyst.

본 발명은 또한 상기 흡수제는 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)인, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention also provides a method for regenerating an absorbent for removing acidic gas using a transition metal oxide catalyst, wherein the absorbent is monoethanolamine (MEA).

본 발명은 또한 상기 전이금속 산화물 촉매는 흡수제 중량 대비 0.1 중량% 내지 20 중량%로 첨가되는, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention also provides a method for regenerating an absorbent for removing acidic gas using a transition metal oxide catalyst, wherein the transition metal oxide catalyst is added at 0.1 wt% to 20 wt% based on the weight of the absorbent.

본 발명은 또한 상기 재생하는 단계는 40℃ 내지 85℃ 온도범위에서 수행되는, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention also provides a method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst, wherein the regeneration step is performed in a temperature range of 40 ° C to 85 ° C.

본 발명은 또한 상기 방법은 재생된 산성가스 제거용 흡수제를 재사용하는 단계를 추가로 포함하는, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention also provides a method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst, wherein the method further comprises reusing the regenerated absorbent for removing acidic gases.

본 발명은 또한 상기 산성가스는 이산화탄소인, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법을 제공한다.The present invention also provides a method for regenerating an absorbent for removing acidic gas using a transition metal oxide catalyst, wherein the acidic gas is carbon dioxide.

본 발명의 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법은, 금속 산화물 표면상에 존재하는 브뢴스테드(Bronsted)산 위치 및 루이스(Lewis)산 위치가 산성가스, 특히 이산화탄소를 흡수한 흡수제와 이산화탄소가 결합된 카바메이트의 분해를 촉진하여 이산화탄소를 탈거한다. 이는 종래의 흡수제 재생열보다 낮은 재생열로 흡수제를 재생할 수 있어 고효율 저비용으로 흡수제를 재생하고 이산화탄소를 포집할 수 있다.In the method for regenerating an absorbent for removing acidic gas using the transition metal oxide catalyst of the present invention, the location of the Bronzed acid and Lewis acid on the surface of the metal oxide absorbs acid gas, especially carbon dioxide. The carbon dioxide is removed by promoting the decomposition of the carbamate in which the absorbent and carbon dioxide are combined. It is possible to regenerate the absorbent with a regeneration heat lower than that of the conventional absorbent, thereby regenerating the absorbent and capturing carbon dioxide at a low cost with high efficiency.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 전이금속 산화물의 산점을 나타내는 피디린 흡착 FT-IR 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 전이금속 산화물 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 또는 NiO을 촉매로 사용하여 시간 및 온도에 따른 이산화탄소의 탈착 결과를 나타내는 그래프로, (a) 및 (b)는 40-85℃의 온도범위, (c) 및 (d)는 40-80℃의 온도범위, (e) 및 (f)는 40-75℃의 온도범위, (g)는 40-70℃의 온도범위에서 각각 실험한 흡수제 재생 결과 그래프이고, (h)는 각 온도에서 방출된 이산화탄소의 양을 촉매별로 나타낸 그래프이다.
도 3의 (a) 내지 (g)는 본 발명의 한 구현예에 따른 전이금속 산화물 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 또는 NiO을 촉매로 사용하여 이산화탄소의 시간에 따른 탈착속도를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른 실험 종료시 전체 용액에서 수득한 희박(lean)용액의 이산화탄소 부하량을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 구현예에 따른 재생된 이산화탄소의 흡수능을 평가한 그래프이다. (a)는 40-85℃ 온도조건에서 본 발명의 촉매를 이용하여 재생된 이산화탄소 흡수제의 이산화탄소 흡수능을 실험한 것이며, (b)는 전이금속 촉매를 사용한 이산화탄소 흡수제 재생시 이산화탄소 탈거량을 나타내는 그래프이다.
1 is a pyridine adsorption FT-IR spectrum showing the acid point of a transition metal oxide according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the desorption results of carbon dioxide over time and temperature using transition metal oxide Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O, or NiO as a catalyst according to one embodiment of the present invention, (a ) And (b) temperature range of 40-85 ° C, (c) and (d) temperature range of 40-80 ° C, (e) and (f) temperature range of 40-75 ° C, (g) It is a graph showing the results of regeneration of absorbents tested in a temperature range of 40-70 ° C, and (h) is a graph showing the amount of carbon dioxide released at each temperature for each catalyst.
3 (a) to (g) is a transition metal oxide Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O or NiO as a catalyst according to one embodiment of the present invention, the desorption rate over time of carbon dioxide It is a graph to show.
Figure 4 shows the carbon dioxide load of the lean solution obtained from the total solution at the end of the experiment according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph evaluating the absorption capacity of regenerated carbon dioxide according to an embodiment of the present invention. (a) shows the carbon dioxide absorption capacity of the regenerated carbon dioxide absorbent using the catalyst of the present invention at a temperature condition of 40-85 ° C, and (b) is a graph showing the amount of carbon dioxide stripped during regeneration of the carbon dioxide absorbent using a transition metal catalyst. .

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, so that those skilled in the art to which they have ordinary knowledge can easily practice.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Prior to the detailed description of the present invention, terms or words used in the present specification and claims described below should not be interpreted as being limited to a conventional or dictionary meaning. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.

한 양태에서 본 발명은 산성가스 제거용 흡수제를 사용하여 산성가스를 흡수시켜 산성가스를 흡수한 흡수제를 수득하는 단계; 및 상기 산성가스를 흡수한 흡수제에 전이금속 산화물 촉매를 첨가하여 산성가스를 탈거하여 흡수제를 재생하는 단계를 포함하는 전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법이다. 본 발명에서 상기 산성가스는 예를 들면 유기성 폐자원 중 바이오가스가 사용될 수 있으며 바람직하게 이산화탄소를 함유한 바이오가스가 사용될 수 있으며, 본 명세서에서 이산화탄소를 산성가스의 일예로 설명하나 이로 제한하는 것은 아니다. In one aspect, the present invention comprises the steps of absorbing acid gas using an absorbent for removing acid gas to obtain an absorbent absorbing acid gas; And adding the transition metal oxide catalyst to the absorbent absorbing the acid gas to remove the acid gas to regenerate the absorbent. In the present invention, the acid gas may be, for example, biogas among organic waste resources, preferably biogas containing carbon dioxide, and carbon dioxide is described herein as an example of acid gas, but is not limited thereto. .

본 발명의 흡수제 재생방법은 흡수탑 및 재생탑을 구비하는 이산화탄소 포집공정 중 재생탑에서 수행될 수 있다. 상기 이산화탄소 포집공정에서 흡수탑으로 주입되는 배가스 내에 함유된 이산화탄소를 화학적으로 흡수하고, 이산화탄소를 흡수한 흡수제 용액은 재생탑으로 주입되어 재생된다. 상기 흡수탑의 이산화탄소를 흡수시킬 때의 바람직한 온도는 약 0℃ 내지 약 80℃ 범위, 특히 약 20℃ 내지 약 60℃ 범위이고, 바람직한 압력은 상압 내지 약 80기압, 특히 상압 내지 60기압이다. 산성가스를 흡수시킬 때 온도는 낮을수록, 압력은 높을수록 산성가스 흡수량이 증가한다. 흡수탑에서 사용되는 흡수제는 아민계 화합물을 이용할 수 있으며, 상기 아민계 화합물은 이산화탄소 흡수제로 통상적으로 사용되는 아민계 화합물이면 어느 것으로 한정하지 않는다. 예를 들면 상기 아민계 화합물은 1종 이상의 1차, 2차, 3차 또는 입체 장애 아민 또는 아미노산염계 화합물이고, 바람직하게 모노에탄올아민이다. 흡수탑 내에서 이산화탄소와 아민이 반응하면 카바메이트(2RNH2+CO2 = RNHCOO-.RNH3 +)를 형성하면서 이산화탄소를 흡수할 수 있다. 한 구현예에서 상기 아민계 흡수제는 노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 디에탄올아민(diethaolamine, DEA), 트리에탄올아민(triethanolamine, TEA), 테트라에틸렌펜타아민(Tetraethylenepentamine, TEPA), 트리에틸렌테트라아민(Triethylenetetramine, TETA), N-메틸디에탄올아민(N-methyl diethanolamine, MDEA), 3-이소부톡시프로필아민(3-Isobutoxypropylamine), 디메틸아미노에틸아민(Dimethylaminoethylamine), 디글리콜아민(DGA, Diglycolamine), 헥실아민(Hexylamine), 2-아미노-2-메틸프로판올(AMP, 2-Amino-2-methyl-propanol), 헥사메틸렌디아민(HMDA, Hexamethylenediamine), 프로필아민(Propylamine), 디프로필아민(Dipropylamine), 부틸아민(Butylamine), 이소부틸아민(Isobutylamine), 2-에틸헥실아민(2-Ethylhexylamine), 4-아미노부탄올(4-Aminobutanol), 3-메톡시프로필아민(3-Methoxypropylamine), 알릴아민(Allylamine), 메틸디알릴아민(Methyldiallylamine), 펜틸아민(Pentylamine), 이소아밀아민(Isoamylamin), N-메틸에틸아민(N-Methylethylamine), 2-옥실아민(2-Octylamine), 및 2-하이드록실에틸아미노프로필아민(2-Hydroxyethylaminopropylamine), 피페라진(piperazine) 및 트리이소프로판올아민(triisopropanolamine, TIPA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다. 바람직하게 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)이다.The method for regenerating the absorbent of the present invention can be performed in a regeneration tower during a carbon dioxide capture process having an absorption tower and a regeneration tower. In the carbon dioxide capture process, the carbon dioxide contained in the exhaust gas injected into the absorption tower is chemically absorbed, and the absorbent solution absorbing the carbon dioxide is injected into the regeneration tower to be regenerated. The preferred temperature for absorbing carbon dioxide of the absorption tower is in the range of about 0 ° C to about 80 ° C, particularly in the range of about 20 ° C to about 60 ° C, and the preferred pressure is normal pressure to about 80 atmospheres, particularly normal pressure to 60 atmospheres. When absorbing acid gas, the lower the temperature and the higher the pressure, the higher the amount of acid gas absorbed. An amine-based compound may be used as the absorbent used in the absorption tower, and the amine-based compound is not limited to any one as long as it is an amine-based compound commonly used as a carbon dioxide absorbent. For example, the amine-based compound is at least one primary, secondary, tertiary or sterically hindered amine or amino acid salt-based compound, preferably monoethanolamine. When carbon dioxide and amine react in the absorption tower, carbon dioxide can be absorbed while forming carbamate (2RNH 2 + CO 2 = RNHCOO - .RNH 3 + ). In one embodiment, the amine-based absorbent is noethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), tetraethylenepentamine (TEPA), triethylenetetraamine (TEPA) Triethylenetetramine, TETA), N-methyl diethanolamine (MDEA), 3-Isobutoxypropylamine, Dimethylaminoethylamine, Diglycolamine (DGA), Hexyl Hexylamine, 2-Amino-2-methylpropanol (AMP), Hexamethylenediamine (HMDA), Propylamine, Dipropylamine, Butyl Butylamine, Isobutylamine, 2-Ethylhexylamine, 4-Aminobutanol, 3-Methoxypropylamine, Allylamine , Methyldiallylamine, pentylamine (Pen tylamine, Isoamylamin, N-Methylethylamine, 2-Octylamine, and 2-Hydroxyethylaminopropylamine, Piperazine ) And triisopropanolamine (TIPA). It is preferably monoethanolamine (MEA).

이산화탄소를 흡수한 흡수제는 재생탑에서 카바메이트가 분해되면서 이산화탄소가 흡수제로부터 탈착(탈거, 탈기 또는 분리)되고 흡수제는 재생되는데, 본 발명에서는 상기 카바메이트 분해를 촉진하기 위한 촉매를 사용하며, 상기 촉매는 전이금속 산화물로 예를 들면 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 및 NiO이다. 전이금속 산화물 표면상의 결함부위는 촉매적 특성을 제공할 수 있으며, 본 발명에서는 전이금속 산화물의 표면에 존재하는 산(acid)의 위치를 이용하는 것으로, 예를 들면, 전자쌍을 받아들일 수 있는 불포화 금속 원자가 배위 결합하여 발생되는 루이스 산(Lewis acid)의 위치와 전이금속 산화물이 물과 접촉하면 물분자가 표면상에 흡착되는데(MOsurf+H2O→MO.H2Osurf→MOH.OHsurf), 산화물의 표면을 수산화기로 전환시켜 브뢴스테드 산(Bronsted acid)의 위치로 작용할 수 있다. 루이스 산과 브뢴스테드 산의 위치는 카바메이트의 N 원자를 직접 공격하여 N-C 결합을 약하게 할 수 있으며, 이에 따라 흡수제에 흡수된 이산화탄소는 흡수제에서 탈거되어 재생탑에서 기체상태로 배출되며, 흡수제는 재생된다. The absorbent that absorbs carbon dioxide is desorbed (removed, degassed or separated) from the absorbent while the carbamate is decomposed in the regeneration tower, and the absorbent is regenerated. In the present invention, a catalyst for promoting the carbamate decomposition is used, and the catalyst Is a transition metal oxide, for example, Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O and NiO. Defect sites on the surface of the transition metal oxide can provide catalytic properties, and in the present invention, by using the position of an acid present on the surface of the transition metal oxide, for example, an unsaturated metal that can accept electron pairs When the position of Lewis acid generated by the coordination of atoms and the transition metal oxide contact with water, water molecules are adsorbed on the surface (MO surf + H 2 O → MO.H 2 O surf → MOH.OH surf ), By converting the surface of the oxide to a hydroxyl group may act as the location of Bronsted acid. The position of Lewis acid and Brønsted acid can weaken the NC bond by directly attacking the N atom of carbamate, so that the carbon dioxide absorbed by the absorbent is stripped from the absorbent and discharged in the gas phase from the regeneration tower, and the absorbent is regenerated do.

본 발명의 한 구현예에서 상기 전이금속 산화물 촉매는 한 구현예에서 상기 전이금속 산화물 촉매는 흡수제 중량 대비 0.1 중량% 내지 20 중량%로 첨가될 수 있다. 0.1 중량% 이하인 경우 촉매활성이 미미하며, 20 중량% 이상일 경우에 흡수용액 내에 촉매 간의 응집현상으로 촉매 기능이 저하될 수 있다. 본 발명의 이산화탄소 흡수제 재생은 40℃ 내지 90℃ 온도범위에서 흡수제 재생이 수행된다. 전이금속 산화물 촉매를 흡수제 중량 대비 5 중량% 미만으로 사용하면 필요한 열에너지가 증가하며, 흡수제 중량 대비 10 중량% 이상으로 사용하면 사용되는 촉매량이 많이 비경제적이다. 종래의 모노에탄올 아민을 사용한 흡수제의 재생온도는 120℃ 이상인 것과 비교하면 본 발명의 재생방법은 이산화탄소의 탈거에 필요한 재생온도를 낮춰 에너지를 절감할 수 있으며, 신속하게 이산화탄소를 분리할 수 있다. 이산화탄소가 탈거된 흡수제는 전이금속 산화물을 분리한 후 흡수탑으로 공급하여 재사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the transition metal oxide catalyst is in one embodiment, the transition metal oxide catalyst may be added in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the weight of the absorbent. If it is 0.1% by weight or less, the catalytic activity is insignificant, and when it is 20% by weight or more, the catalytic function may be deteriorated due to aggregation between catalysts in the absorption solution. In the carbon dioxide absorbent regeneration of the present invention, the regeneration of the absorbent is performed in a temperature range of 40 ° C to 90 ° C. When the transition metal oxide catalyst is used in an amount of less than 5% by weight based on the absorber, the required thermal energy increases, and when the amount of the catalyst used is more than 10% by weight based on the absorber, the amount of catalyst used is not very economical. Compared to a conventional monoethanol amine absorbent having a regeneration temperature of 120 ° C. or higher, the regeneration method of the present invention can reduce energy by reducing a regeneration temperature required for stripping of carbon dioxide, and can rapidly separate carbon dioxide. The carbon dioxide stripped absorbent can be reused by separating the transition metal oxide and supplying it to the absorption tower.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples are provided to help understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example

실시예Example 1 전이금속 산화물 촉매를 이용한 이산화탄소 흡수제의 재생 1 Regeneration of carbon dioxide absorbent using transition metal oxide catalyst

전이금속 산화물을 이용한 이산화탄소 흡수제의 재생을 위해 흡수제로 아민계 화합물인 5M의 모노에탄올아민(MEA, Acros사) 용액 100mL에 연속교반-탱크 반응기를 사용하여 이산화탄소를 흡수시켰다. 이산화탄소를 완전히 포화시켰으며, 이산화탄소가 포화된 흡수제 용액 총유기탄소 분석기(Analytik Jena multi N/C 3100)로 분석한 결과 0.50 mol CO2 / mol MEA을 나타냈다. 온도에 따른 흡수제 재생효과를 알아보기 위해 오일 순환기에 연결되어 원하는 온도를 유지하는 회분식 반응기를 사용하였다. 균일한 열 분배를 위해 용액을 교반하기 위해 200 rpm으로 마그네틱 바를 사용하였으며 열전쌍을 삽입하여 아민 용액의 온도를 측정하고 응축기를 사용하여 수증기와 아민 용매를 응축 및 재순환시켰다. 반응기에서 배출되는 탈거된 CO2를 50 cc/min의 N2 가스와 혼합하고, 이 혼합가스를 가스크로마토그래피(Agilent Technologies 7890A)로 분석하였다. 값은 시간 및 온도와 관련하여 기록되었다. 흡수제 재생 촉매로는 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 및 NiO를 사용하였다. 각 촉매 10g을 100mL의 용액에 첨가하고 실험을 동일한 조건 하에서 수행하였다. 모든 실험은 데이터 신뢰성과 재현성을 확인하기 위해 세 번 반복하였으며 실험에서 얻은 평균값을 기록하였다. MEA 흡수제 재생 효과를 알아보기 위한 실험은 온화한 온도 조건인 40℃ 내지 85℃의 온도 범위 내에서 4가지 실험 세트를 수행하였다. 모든 실험의 초기 온도는 40℃이며 온도를 최대 85℃, 80℃, 75℃ 및 70℃로 사전 설정된 4가지의 설정 온도까지 일정한 속도로 온도를 상승시켰다. 설정 온도에 도달하면 온도는 2시간 동안 일정하게 유지시켰다. 즉, 40-85℃, 40-80℃, 40-75℃ 및 40-70℃에서 이산화탄소 흡수제 재생실험을 수행하였으며, 실험 결과를 도 1 내지 도 5에 나타냈다.In order to regenerate the carbon dioxide absorbent using the transition metal oxide, carbon dioxide was absorbed by using a continuous stirring-tank reactor in 100 mL of an amine compound 5M monoethanolamine (MEA, Acros) solution as an absorbent. Carbon dioxide was completely saturated, and the carbon dioxide-saturated absorbent solution was analyzed with a total organic carbon analyzer (Analytik Jena multi N / C 3100) to show 0.50 mol CO 2 / mol MEA. In order to investigate the effect of regenerating the absorbent according to the temperature, a batch reactor connected to an oil circulator to maintain a desired temperature was used. For uniform heat distribution, a magnetic bar was used at 200 rpm to stir the solution, a thermocouple was inserted to measure the temperature of the amine solution, and condensation and recirculation of water vapor and amine solvent were performed using a condenser. The stripped CO 2 discharged from the reactor was mixed with 50 cc / min of N2 gas, and the mixed gas was analyzed by gas chromatography (Agilent Technologies 7890A). Values were recorded in relation to time and temperature. As the absorbent regeneration catalyst, Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O, and NiO were used. 10 g of each catalyst was added to a solution of 100 mL and the experiment was performed under the same conditions. All experiments were repeated three times to confirm data reliability and reproducibility, and the average values obtained from the experiments were recorded. Experiments to investigate the effect of regenerating the MEA absorbent were performed in a set of four experiments within a temperature range of 40 ° C to 85 ° C, which is a mild temperature condition. The initial temperature of all experiments was 40 ° C and the temperature was raised at a constant rate up to four preset temperatures preset to a maximum of 85 ° C, 80 ° C, 75 ° C and 70 ° C. When the set temperature was reached, the temperature was kept constant for 2 hours. That is, a carbon dioxide absorbent regeneration experiment was performed at 40-85 ° C, 40-80 ° C, 40-75 ° C, and 40-70 ° C, and the experimental results are shown in FIGS. 1 to 5.

도 1은 본 발명의 전이금속 산화물의 촉매 활성 위치와 관련하여 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 및 NiO 전이금속 산화물의 산(acid) 위치를 분석한 FT-IR 스펙트럼이다. 상기 전이금속 산화물에 피리딘 흡착방법으로 산 위치 검출에 사용하였다. 루이스 산위치와 브뢴스테드 산 위치의 검출을 위해 특수설계된 스테인레스 강 IR 셀에 전이금속 산화물을 투입하고, 피리딘 기체를 주입하였다. 셀 내부가 5bar에 도달할때까지 주입하였으며, 100℃에서 2시간 동안 흡착하였다. 이후 150℃에서 15분 동안 물리흡착된 피리딘의 탈착을 수행하였다. 피리딘 흡탈착 반응이 끝난 IR 셀을 적외선 분광기에 연걸하고 IR 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과 도 1과 같이 다섯 가지 촉매 모두 루이스산 위치(L)가 존재하며, Ag2O, Nb2O5는 브뢴스테드산 위치(B)도 존재하는 것으로 나타났다. 루이스산 위치(L)는 1420-1460 cm-1 및 1560-1620 cm-1 에서 밴드를 나타냈으며, 브뢴스테드산 위치(B)는 1535-1540 cm-1 에서 밴드를 나타냈다. 1480 cm-1 부근의 밴드는 루이스산 위치와 브뢴스테드 산 위치가 혼합된 것이다. FIG. 1 is an FT-IR spectrum of the acid sites of Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O and NiO transition metal oxides in relation to the catalytically active positions of the transition metal oxides of the present invention. The transition metal oxide was used for acid location detection by pyridine adsorption. Transition metal oxide was introduced into a specially designed stainless steel IR cell for detection of Lewis acid location and Brønsted acid location, and pyridine gas was injected. The cells were injected until the inside reached 5 bar, and adsorbed at 100 ° C. for 2 hours. Thereafter, desorption of pyridine physically adsorbed at 150 ° C. for 15 minutes was performed. The IR cell after the pyridine adsorption and desorption reaction was connected to an infrared spectrometer, and the IR spectrum was measured. As a result, as shown in FIG. 1, all of the five catalysts have a Lewis acid position (L), and Ag 2 O and Nb 2 O 5 also have a Brønsted acid position (B). The Lewis mountain location (L) showed bands at 1420-1460 cm -1 and 1560-1620 cm -1 , and the Brønsted mountain location (B) showed bands at 1535-1540 cm -1 . The band around 1480 cm -1 is a mixture of Lewis and Brønsted mountain locations.

도 2는 이산화탄소가 포화된 흡수제 용액에 10g의 Nb2O5, CuO, MnO2, Ag2O 및 NiO 촉매를 첨가하여 전이금속 산화물 촉매의 종류별 시간 및 온도에 따른 이산화탄소의 탈착 결과를 나타내는 그래프로, (a) 및 (b)는 40-85℃의 온도범위, (c) 및 (d)는 40-80℃의 온도범위, (e) 및 (f)는 40-75℃의 온도범위, (g)는 40-70℃의 온도범위에서 각각 실험한 흡수제 재생 결과 그래프이다. 촉매를 사용한 경우 비교예(MEA only)보다 모든 조건에서 이산화탄소 탈거가 효율적으로 수행되는 것으로 나타났다. 40-85℃의 온도범위에서 실험을 수행한 (a) 및 (b)는 Ag2O 및 Nb2O5을 촉매로 사용한 경우 가장 우수한 이산화탄소 흡수제 재생 효과를 나타냈는데, 열에너지만 사용한 MEA 단독 실험에 비해 탈착된 CO2 총량이 각각 약 36 및 35% 증가된 높은 탈거량을 나타냈다. 이외 NiO, CuO 및 MnO2을 촉매로 사용한 경우는 약 20%씩 이산화탄소의 탈거량이 증가한 것으로 나타났다. 초기 40-65℃에서 모든 촉매의 종류에서 비슷한 이산화탄소 탈착량이 관찰되었으나, 65℃ 이후부터는 Ag2O 및 Nb2O5 촉매를 사용한 경우에서 이산화탄소의 탈착이 월등하게 높은 것으로 나타났다. 이는 IR 분석 스펙트럼에서 나타난 것과 같이 루이스산 및 브뢴스테드산 위치가 많을수록 용액 내 카바메이트를 분해할 수 있는 다수의 촉매 활성위치의 존재와 열에너지가 더해져 높은 효율의 이산화탄소 탈거 효과를 나타내는 것으로 판단된다. 2 is a graph showing the desorption results of carbon dioxide according to time and temperature for each type of transition metal oxide catalyst by adding 10 g of Nb 2 O 5 , CuO, MnO 2 , Ag 2 O, and NiO catalysts to a carbon dioxide saturated absorbent solution. , (a) and (b) are temperature ranges of 40-85 ° C, (c) and (d) are temperature ranges of 40-80 ° C, (e) and (f) are temperature ranges of 40-75 ° C, ( g) is a graph of the results of absorbent regeneration tested in the temperature range of 40-70 ° C, respectively. In the case of using a catalyst, it was found that carbon dioxide stripping is performed efficiently under all conditions than the comparative example (MEA only). (A) and (b), which performed experiments in the temperature range of 40-85 ℃, showed the best carbon dioxide absorbent regeneration effect when Ag 2 O and Nb 2 O 5 were used as catalysts. Compared, the total amount of desorbed CO 2 increased by about 36 and 35%, respectively. When using a non-NiO, CuO and MnO 2 as the catalyst was found to increase the amount of stripping of CO by about 20%. A similar amount of carbon dioxide desorption was observed in all types of catalysts at an initial temperature of 40-65 ° C, but after 65 ° C, desorption of carbon dioxide was significantly higher when Ag 2 O and Nb 2 O 5 catalysts were used. This indicates that the higher the location of the Lewis acid and Brønsted acid, as shown in the IR analysis spectrum, the more the presence of a number of catalytically active sites capable of decomposing carbamate in the solution and the thermal energy added, resulting in a high efficiency carbon dioxide stripping effect.

40-80℃의 온도범위에서 실험한 (c) 및 (d)에서는 Ag2O 및 Nb2O5 촉매의 경우 MEA 기본 실험보다 각각 48 및 46%의 증가된 이산화탄소를 탈착시켰다. NiO, CuO 및 MnO2 촉매를 사용한 경우 이산화탄소 배출량이 23, 30 및 15% 증가된 것으로 나타났다. 촉매 사용에 의해 이산화탄소 탈착량이 더 증가되는 주된 이유는 촉매 시스템으로부터의 이산화탄소의 탈착량이 증가된 것이 아니라 MEA 용액으로부터 탈착된 이산화탄소 양의 감소이다. 이러한 경향은 이산화탄소 탈착에 열에너지만 사용하는 MEA 단독 용액은 (a) 및 (b) 셋트에 비하여 낮은 실험온도인 (c) 및 (d) 셋트에서 일정 온도 조건 이하에서는 열에너지 만으로 이산화탄소의 탈착이 충분하지 않다는 것을 알 수 있다. 즉, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 이산화탄소 탈착은 시스템 내의 산점 농도 및 제공된 열 에너지와의 조합이므로, 카바메이트에 금속 원자의 양성자화 및 결합으로 인해, N-C 결합은 촉매계에서 훨씬 약하여 보다 쉽게 이산화탄소의 탈거가 이루어질 수 있다. 이는 더 낮은 온도임에도 불구하고, MEA에 열에너지만을 가하였을 때보다 본 발명의 전이금속 산화물을 사용한 이산화탄소 탈거 조건에서 더욱 증가된 이산화탄소가 탈거되는 것을 알 수 있다. In (c) and (d) experiments in the temperature range of 40-80 ° C., Ag 2 O and Nb 2 O 5 catalysts adsorbed 48 and 46% increased carbon dioxide, respectively, than the MEA basic experiments. When NiO, CuO and MnO 2 catalysts were used, it was found that the carbon dioxide emissions were increased by 23, 30 and 15%. The main reason for the further increase in the amount of carbon dioxide desorption by using the catalyst is not the increase in the amount of carbon dioxide desorption from the catalyst system, but the decrease in the amount of carbon dioxide desorbed from the MEA solution. This tendency is that in the MEA-only solution using only thermal energy for desorption of carbon dioxide, the desorption of carbon dioxide by heat energy alone is not sufficient under the set temperature conditions (c) and (d), which are lower than the set of (a) and (b). You can see that it is not. That is, since the desorption of carbon dioxide using a transition metal oxide catalyst is a combination of the acid concentration in the system and the thermal energy provided, due to the protonation and bonding of metal atoms to the carbamate, NC bonding is much weaker in the catalyst system, so that the removal of carbon dioxide is easier. It can be done. Although this is a lower temperature, it can be seen that the increased carbon dioxide is removed under the carbon dioxide stripping condition using the transition metal oxide of the present invention than when only heat energy was applied to the MEA.

동일한 방식으로, 40-75℃의 온도범위인 (e) 및 (f)는 최대 49% 증가된 이산화탄소 탈거량을 나타냈으며, 특히 Ag2O와 Nb2O5는 각각 42% 및 49% 증가된 이산화탄소 탈거량을 나타냈다. 40-70℃로 가장 낮은 실험온도인 (g)에서는 최대 73% 증가된 이산화탄소 탈거량을 나타냈다. 도 2(h)는 각 온도에서 방출된 이산화탄소의 양을 촉매별로 나타낸 그래프로 본 발명의 전이금속 산화물 촉매를 사용하면 MEA 용매만 사용한 경우보다 모든 온도에서 높은 이산화탄소 탈거량을 나타내는 것을 알수 있다. 또한 대부분의 조건에서 기존에 알려진 촉매인 H-ZSM-5를 사용한 경우와 비슷하거나 높은 탈거 효율을 나타냈다. 본 발명의 전이금속 산화물을 촉매로 한 이산화탄소 흡수제 재생은 기존의 열에너지만을 사용한 이산화탄소 흡수제 재생방법과 비교하면 열 에너지가 충분하지 않은 온도에서도 상당한 양의 이산화탄소를 탈착할 수 있어, 기존 이산화탄소 포집, 분리, 회수 공정에 필요한 에너지의 양을 절감할 수 있는 것으로 판단된다. In the same way, the temperature ranges (e) and (f) of the temperature range of 40-75 ° C showed an increase of up to 49% carbon dioxide stripping, especially Ag 2 O and Nb 2 O 5 increased 42% and 49%, respectively. The amount of carbon dioxide stripping was shown. At the lowest experimental temperature (g) at 40-70 ° C, the maximum amount of CO2 stripping increased by 73%. 2 (h) is a graph showing the amount of carbon dioxide released at each temperature for each catalyst, and it can be seen that when the transition metal oxide catalyst of the present invention is used, the carbon dioxide stripping amount is higher at all temperatures than when only the MEA solvent is used. In addition, under most conditions, it showed a similar or higher stripping efficiency than that of the H-ZSM-5, a known catalyst. Regeneration of the carbon dioxide absorbent using the transition metal oxide of the present invention as a catalyst is capable of desorbing a considerable amount of carbon dioxide even at a temperature where the thermal energy is not sufficient, compared to the conventional carbon dioxide absorbent regeneration method using only thermal energy, thereby capturing and separating the existing carbon dioxide. It is believed that the amount of energy required for the recovery process can be reduced.

도 3의 (a) 내지 (g)는 이산화탄소의 시간에 따른 탈착속도를 나타내는 그래프로, 도 2의 (a) 내지 (g)와 부합하는 그래프이다. 탈착속도는 화학 반응 속도가 아닌 액체 상으로부터 기상으로의 이산화탄소가 방출되는 속도이며, 이를 MEA 용액으로부터 이산화탄소의 탈착과 비교하여 계산되었다. 전이금속 산화물 촉매를 사용한 실험이 더 많은 양의 이산화탄소를 방출한다는 사실 외에도 등온단계에서부터 램프 업 단계까지 탈착된 이산화탄소 양의 실질적인 변화가 기록되었다. 이러한 변화는 Ag2O 및 Nb2O5를 촉매로 사용한 경우 더욱 두드러졌으며, 이는 타 촉매보다 더욱 많은 수의 산점이 존재하여 카바메이트의 존재량이 증가하므로 카바메이트의 충돌 및 양성화가 더 가능했기 때문은 것으로 판단되며, 그 결과 저온에서 이산화탄소의 탈착속도가 비교적 더 크게 향상된 것으로 나타난다.3 (a) to (g) are graphs showing the desorption rate over time of carbon dioxide, and are graphs consistent with FIGS. 2 (a) to (g). The desorption rate is the rate at which carbon dioxide is released from the liquid phase to the gas phase rather than the chemical reaction rate, which was calculated by comparing it with the desorption of carbon dioxide from the MEA solution. In addition to the fact that experiments with transition metal oxide catalysts emit more carbon dioxide, substantial changes in the amount of carbon dioxide desorbed from the isothermal stage to the ramp-up stage were recorded. This change was more pronounced when Ag 2 O and Nb 2 O 5 were used as a catalyst, because the presence of carbamate increased due to the presence of a larger number of acid sites than other catalysts, so collision and protonation of carbamate was more possible. It is judged that the result is that the desorption rate of carbon dioxide at a low temperature is improved significantly.

최대 양의 이산화탄소가 용액으로부터 제거되는 온도 및 시간을 표 1에 나타내었다. a는 도 3(a) 및 (b) 세트의 실험 동안에만 기록한 온도 및 시간이며, b는 모든 세트의 램프 업 단계에서 모든 종류의 촉매를 사용한 용액으로부터 방출된 이산화탄소량을 나타낸다. MEA 용액으로부터 방출된 이산화탄소의 양을 각 세트에 대한 기준선으로 취하였다. 온도 상승 단계에서 탈착된 총 이산화탄소양을 MEA 단독 사용 실험과 비교하여 나타내었다. 도 3(a) 및 (b)는 전이금속 산화물 촉매를 사용한 용액이 MEA 단독 사용 실험과 비교하면 최대 2.53 및 2.19배 많은 양의 이산화탄소가 탈착되는 것을 알 수 있으며, 이는 특히 Ag2O 및 Nb2O5의 흡수제 재생 성능이 매우 뛰어난 것을 알 수 있는 결과이다. Ag2O 및 Nb2O5를 사용한 경우에는 최대 이산화탄소 양이 3 내지 5분 빠르게 탈착되었으며, MEA 단독 사용 실험보다 최대 탈착량은 2 내지 4℃ 낮은 온도에서 수행될 수 있는 것을 확인하였다. NiO, CuO, MnO2는 램프 업 단계에서 이산화탄소의 탈거량은 1.57배, 1.45배, 1.26배 증가한 것을 확인하였다.Table 1 shows the temperature and time when the maximum amount of carbon dioxide was removed from the solution. a is the temperature and time recorded only during the experiment of the set of Figs. 3 (a) and (b), and b represents the amount of carbon dioxide released from the solution using all kinds of catalysts in all sets of ramp-up steps. The amount of carbon dioxide released from the MEA solution was taken as a baseline for each set. The total amount of carbon dioxide desorbed in the temperature rising step is shown in comparison with the MEA-only experiment. 3 (a) and (b), it can be seen that a solution using a transition metal oxide catalyst desorbs up to 2.53 and 2.19 times as much carbon dioxide as compared to a MEA-only experiment, in particular Ag 2 O and Nb 2 The results show that the absorbent regeneration performance of O 5 is very excellent. When Ag 2 O and Nb 2 O 5 were used, it was confirmed that the maximum amount of carbon dioxide was desorbed quickly for 3 to 5 minutes, and the maximum desorption amount could be performed at a temperature of 2 to 4 ° C. lower than the MEA alone test. NiO, CuO, MnO 2 was confirmed that the removal amount of carbon dioxide in the ramp-up step increased 1.57 times, 1.45 times, and 1.26 times.

[표 1][Table 1]

Figure 112018006075618-pat00001
Figure 112018006075618-pat00001

도 3(b) 및 (c)에서, MEA 단독 실험과 비교하여 램프 업 단계에서 최대 3.18배 및 2.45배 많은 이산화탄소가 탈착되었으며, 도 3(d), (e) 및 (g)에서도 3.38배와 3.62배 높은 양의 이산화탄소가 방출되는 것을 알 수 있었다. 현저히 증가 된 이산화탄소 탈착속도는 특히 저온에서 스트리퍼 컬럼을 짧게 할 수 있어, 공정 비용이 감소시킬 수 있다. 또한, 전이금속 산화물 촉매를 이용한 높은 이산화탄소 탈착속도로 인해 탈착된 이산화탄소가 지나는 반응기 상부의 압력이 MEA 용액을 단독으로 사용한 경우보다 두 배 높은 것을 관찰하였다. 이는 탈거된 이산화탄소를 배출하기 위한 압력제공을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.3 (b) and (c), up to 3.18 times and 2.45 times more carbon dioxide was desorbed in the ramp-up step compared to the MEA alone experiment, and also 3.38 times in FIGS. 3 (d), (e) and (g). It was found that a carbon dioxide emission of 3.62 times higher was released. Significantly increased CO2 desorption rates can shorten the stripper column, especially at low temperatures, reducing process costs. In addition, it was observed that due to the high carbon dioxide desorption rate using the transition metal oxide catalyst, the pressure at the top of the reactor through which the desorbed carbon dioxide passes is twice as high as when the MEA solution is used alone. This is thought to reduce the pressure provided to discharge the stripped carbon dioxide.

용매의 순환용량(cyclic capacity)은 용매의 효율을 나타내는 중요한 요소 로, 높은 순환 용량을 갖는 화학 흡수제는 산업 분야에 유리하다. 높은 순환 용량을 갖는 화학 용매는 적은 재생 열 에너지를 필요로 하며, 즉, 온화한 온도 조건에서 재생할 수 있는 흡수제는 비용 및 에너지를 절감할 수 있고, 이는 린 부하(lean loadings)를 낮춤으로서 달성될 수 있다. 여기서 MEA의 반복 용량은 실험 시작시의 최대 이산화탄소 부하량 (0.50 mol CO2 / mol MEA)과 재생 실험 종료시 달성된 최소 이산화탄소 부하량 간의 차이로 정의되며 하기 계산식 (1)을 사용하여 계산하였다.The cyclic capacity of the solvent is an important factor indicating the efficiency of the solvent, and the chemical absorbent having a high circulating capacity is advantageous for the industrial field. Chemical solvents with high circulating capacity require less renewable thermal energy, ie absorbents that can be regenerated under mild temperature conditions can save cost and energy, which can be achieved by lowering lean loadings. have. Here, the repeat capacity of MEA is defined as the difference between the maximum carbon dioxide load at the start of the experiment (0.50 mol CO 2 / mol MEA) and the minimum carbon dioxide load achieved at the end of the regeneration experiment, and was calculated using the following equation (1).

Figure 112018006075618-pat00002
계산식 (1)
Figure 112018006075618-pat00002
Formula (1)

본 발명의 전이금속 산화물 촉매를 사용한 이산화탄소 흡수제 재생 공정은 MEA만 단독 사용하였을 때 보다 효과적으로 탈거할 수 있으므로, 높은 순환용량을 달성할 수 있다. 도 4는 실험 종료시 전체 용액에서 수득한 희박(lean)용액의 이산화탄소 부하량을 나타낸다. MEA만 사용하여 이산화탄소 흡수제를 재생한 경우보다 85℃ 및 80℃까지 실험한 Ag2O 및 Nb2O5 용액의 경우 약 32% 증가된 효율을 나타냈다. 75℃ 및 70℃에서 실험한 결과의 순환 용량은 약 15% 증가된 효율을 나타냈다. 순환 용량의 증가는 촉매 공정의 부가적인 비용 절감 양상을 의미하며, 보다 높은 순환 용량은 보다 낮은 순환 속도를 요구하며, 따라서 자본 및 운영 비용의 일부를 절감할 수 있다.The carbon dioxide absorbent regeneration process using the transition metal oxide catalyst of the present invention can be more effectively removed when only MEA is used alone, and thus high circulation capacity can be achieved. Figure 4 shows the carbon dioxide load of the lean solution obtained from the total solution at the end of the experiment. Ag 2 O and Nb 2 O 5 solutions tested to 85 ° C. and 80 ° C. exhibited increased efficiency of about 32% compared to the case of regenerating the carbon dioxide absorbent using only MEA. The circulating capacity of the results of experiments at 75 ° C and 70 ° C showed an increased efficiency of about 15%. Increasing the circulating capacity means an additional cost reduction aspect of the catalytic process, and a higher circulating capacity requires a lower circulating speed, thus saving some of the capital and operating costs.

이산화탄소 흡수공정의 아민계 흡수제 사용 공정은 흡수 및 탈거를 순환하는 공정이다. 흡수 탑에서 이산화탄소는 카바메이트의 형태로 흡수제에 흡수되고, 재생탑에서 열적으로 이산화탄소 형태로 탈거되어 회수되며 재생된 흡수제가 흡수탑으로 재순환된다. 촉매를 사용한 이산화탄소 흡수제 재생 시스템을 사용할 경우, 흡수 과정에서 촉매에 의한 부작용을 파악해야 하는데 예를 들면, 재생된 흡수제가 사용하지 않은 기존의 흡수제와 동일한 흡수능을 가지고 있는지 파악해야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 재생된 흡수제의 이산화탄소 흡수능을 알아보는 실험을 수행하였다. 그 결과를 도 5에 나타냈다. 여기서 사용한 재생된 흡수제는 도 4에서 재생된 흡수제의 부하량을 측정한 재생된 MEA를 사용하였다. 도 5(a)는 도 5(b)에 나타낸 것과 같이 전이금속 촉매를 사용한 이산화탄소 탈거 실험을 수행하고 재생된 흡수제의 이산화탄소 재흡수량을 나타낸 것이다. 40-85℃ 온도조건에서 이산화탄소를 탈거한 MEA의 재흡수 실험을 수행한 것으로, 5M MEA 순수 열재생 및 5M MEA 용매에 10 wt% 촉매를 첨가한 각 촉매 시스템으로 재생된 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 흡수능을 비교한 것이다.The process of using the amine-based absorbent in the carbon dioxide absorption process is a process of circulating absorption and stripping. In the absorption tower, carbon dioxide is absorbed by the absorbent in the form of carbamate, thermally stripped in the form of carbon dioxide in the regeneration tower, and recovered, and the regenerated absorbent is recycled to the absorption tower. In the case of using a carbon dioxide absorbent regeneration system using a catalyst, it is necessary to identify side effects caused by the catalyst during the absorption process. To this end, in the present invention, an experiment was conducted to determine the carbon dioxide absorption capacity of the regenerated absorbent. The results are shown in FIG. 5. The regenerated absorbent used here was a regenerated MEA in which the load of the regenerated absorbent in FIG. 4 was measured. 5 (a) shows a carbon dioxide reabsorption amount of the regenerated absorbent by performing a carbon dioxide stripping experiment using a transition metal catalyst as shown in FIG. 5 (b). A reabsorption experiment of MEA with carbon dioxide removed at a temperature of 40-85 ° C was performed. 5M MEA pure heat regeneration and 5M MEA solvent were added with 10 wt% catalyst. It is a comparison of absorption capacity.

전반적으로, 촉매사용으로 재생된 MEA에서 이산화탄소의 흡수 및 재흡수와 관련하여 촉매의 부작용이 거의 없는 것을 알 수 있었다. 다만 Ag2O 및 CuO는 MEA와 금속 착물이 소량 형성되어 이산화탄소를 흡수하기 위한 MEA 분자 수의 감소로 인해 이산화탄소 흡수용량의 약간의 감소가 나타난 것으로 판단된다. 본 발명의 전이금속 촉매를 사용한 이산화탄소 흡수제 재생방법은 기존의 열에너지만을 사용하는 아민계 흡수제 재생법과 비교하여 기존 재생온도인 약 120℃와 비교하면 현저하게 낮은 60 내지 85℃ 온도 조건에서도 빠른 속도로 이산화탄소 흡수제를 재생시킬 수 있다. 또한 흡수제를 손상시키지 않으며 흡수제 재사용 시에도 이산화탄소 흡수능이 유지된다. 이는 필요한 열에너지 및 탈거 시간을 절감할 수 있으며, 이는 공정 전체의 매우 우수한 에너지 절약효과를 나타낼 수 있다. Overall, it has been found that there are few side effects of the catalyst with respect to absorption and reabsorption of carbon dioxide in the MEA regenerated by using the catalyst. However, Ag 2 O and CuO have a small amount of MEA and a metal complex, and it is believed that a slight decrease in the carbon dioxide absorption capacity occurred due to a decrease in the number of MEA molecules to absorb carbon dioxide. The carbon dioxide absorbent regeneration method using the transition metal catalyst of the present invention is carbon dioxide at a rapid rate even at a remarkably low 60 to 85 ° C. temperature condition compared to the conventional regeneration temperature of about 120 ° C. compared to the conventional amine absorbent regeneration method using only thermal energy. The absorbent can be regenerated. In addition, it does not damage the absorbent and retains the ability to absorb carbon dioxide when reused. This can reduce the required thermal energy and stripping time, which can represent a very good energy saving effect throughout the process.

이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.Although the exemplary embodiments of the present application have been described in detail above, the scope of the present application is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present application defined in the following claims are also provided. It belongs to.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.All technical terms used in the present invention, unless defined otherwise, are used in the sense as commonly understood by those skilled in the art in the relevant field of the present invention. The contents of all publications described by reference herein are incorporated into the present invention.

Claims (7)

산성가스 제거용 흡수제를 사용하여 산성가스를 흡수시켜 산성가스를 흡수한 흡수제를 수득하는 단계; 및
상기 산성가스를 흡수한 흡수제에 전이금속 산화물 촉매를 첨가하여 산성가스를 탈거하여 흡수제를 재생하는 단계를 포함하고,
상기 전이금속 산화물은 Nb2O5 및 Ag2O 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고 산성가스 제거용 흡수제 용액 내 카바메이트의 분해를 촉진하며,
상기 재생하는 단계는 40℃ 내지 85℃ 온도범위에서 수행되고,
상기 산성가스는 이산화탄소인,
전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법.
Absorbing acid gas using an absorbent for removing acid gas to obtain an absorbent absorbing acid gas; And
And adding a transition metal oxide catalyst to the absorbent absorbing the acid gas to remove the acid gas to regenerate the absorbent,
The transition metal oxide is at least one selected from the group consisting of Nb 2 O 5 and Ag 2 O and promotes the decomposition of carbamate in the absorbent solution for removing acid gases,
The regeneration step is performed in a temperature range of 40 ° C to 85 ° C,
The acid gas is carbon dioxide,
A method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수제는 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 디에탄올아민(diethaolamine, DEA), 트리에탄올아민(triethanolamine, TEA), 테트라에틸렌펜타아민(Tetraethylenepentamine, TEPA), 트리에틸렌테트라아민(Triethylenetetramine, TETA), N-메틸디에탄올아민(N-methyl diethanolamine, MDEA), 3-이소부톡시프로필아민(3-Isobutoxypropylamine), 디메틸아미노에틸아민(Dimethylaminoethylamine), 디글리콜아민(DGA, Diglycolamine), 헥실아민(Hexylamine), 2-아미노-2-메틸프로판올(AMP, 2-Amino-2-methyl-propanol), 헥사메틸렌디아민(HMDA, Hexamethylenediamine), 프로필아민(Propylamine), 디프로필아민(Dipropylamine), 부틸아민(Butylamine), 이소부틸아민(Isobutylamine), 2-에틸헥실아민(2-Ethylhexylamine), 4-아미노부탄올(4-Aminobutanol), 3-메톡시프로필아민(3-Methoxypropylamine), 알릴아민(Allylamine), 메틸디알릴아민(Methyldiallylamine), 펜틸아민(Pentylamine), 이소아밀아민(Isoamylamin), N-메틸에틸아민(N-Methylethylamine), 2-옥실아민(2-Octylamine), 및 2-하이드록실에틸아미노프로필아민(2-Hydroxyethylaminopropylamine), 피페라진(piperazine) 및 트리이소프로판올아민(triisopropanolamine, TIPA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인,
전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법.
According to claim 1,
The absorbent is monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), tetraethylenepentamine (TEPA), triethylenetetramine (TETA), N -N-methyl diethanolamine (MDEA), 3-isobutoxypropylamine, Dimethylaminoethylamine, Diglycolamine (DGA), Hexylamine, 2 -Amino-2-methylpropanol (AMP, 2-Amino-2-methyl-propanol), hexamethylenediamine (HMDA), propylamine, dipropylamine, butylamine, butylamine Isobutylamine, 2-Ethylhexylamine, 4-Aminobutanol, 3-Methoxypropylamine, Allylamine, Methyldiallylamine ( Methyldiallylamine), pentylamine, isoamyl (Isoamylamin), N-Methylethylamine, 2-Octylamine, and 2-Hydroxyethylaminopropylamine, piperazine and triisopropanolamine ( triisopropanolamine (TIPA), one or more selected from the group consisting of:
A method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수제는 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)인,
전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법.
According to claim 1,
The absorbent is monoethanolamine (MEA),
A method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 산화물 촉매는 흡수제 중량 대비 0.1 중량% 내지 20 중량%로 첨가되는,
전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법.
According to claim 1,
The transition metal oxide catalyst is added at 0.1 to 20% by weight based on the weight of the absorbent,
A method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 방법은 재생된 산성가스 제거용 흡수제를 재사용하는 단계를 추가로 포함하는,
전이금속 산화물 촉매를 이용한 산성가스 제거용 흡수제의 재생방법.
According to claim 1,
The method further comprises reusing the absorbent for removing the regenerated acid gas,
A method for regenerating an absorbent for removing acidic gases using a transition metal oxide catalyst.
삭제delete
KR1020180006465A 2018-01-18 2018-01-18 Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst KR102096862B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180006465A KR102096862B1 (en) 2018-01-18 2018-01-18 Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180006465A KR102096862B1 (en) 2018-01-18 2018-01-18 Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190088219A KR20190088219A (en) 2019-07-26
KR102096862B1 true KR102096862B1 (en) 2020-04-03

Family

ID=67469929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180006465A KR102096862B1 (en) 2018-01-18 2018-01-18 Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102096862B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230057210A (en) 2021-10-21 2023-04-28 주식회사 엠엠티 Elimination method of Nox including exhaust gases
KR20230099183A (en) 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 엠엠티 Macro bead, nox absorbent comprising same, elimination method for nox, reactor comprising same and manufacturing method for same
KR20230099182A (en) 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 엠엠티 Macro bead, nox absorbent comprising same, elimination method for nox, reactor comprising same and manufacturing method for same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5350935B2 (en) 2009-08-06 2013-11-27 バブコック日立株式会社 CO2 recovery device exhaust gas treatment method
JP5759566B2 (en) * 2011-11-29 2015-08-05 関西電力株式会社 CO2 desorption catalyst

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102917773A (en) * 2010-03-30 2013-02-06 里贾纳大学 Catalytic method and apparatus for separating a gaseous component from an incoming gas stream
KR101282621B1 (en) 2011-06-29 2013-07-12 기아자동차주식회사 Carbon dioxide recovery method of exhaust gas

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5350935B2 (en) 2009-08-06 2013-11-27 バブコック日立株式会社 CO2 recovery device exhaust gas treatment method
JP5759566B2 (en) * 2011-11-29 2015-08-05 関西電力株式会社 CO2 desorption catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AIChE Journal, 2016, Vol.62, No.3, pp.753-765

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230057210A (en) 2021-10-21 2023-04-28 주식회사 엠엠티 Elimination method of Nox including exhaust gases
KR20230099183A (en) 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 엠엠티 Macro bead, nox absorbent comprising same, elimination method for nox, reactor comprising same and manufacturing method for same
KR20230099182A (en) 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 엠엠티 Macro bead, nox absorbent comprising same, elimination method for nox, reactor comprising same and manufacturing method for same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190088219A (en) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100379485C (en) Process for removing carbon dioxide from gas mixtures
CA2386397C (en) Method for removing cos from a stream of hydrocarbon fluid and wash liquid for use in a method of this type
KR102131467B1 (en) Aqueous alkanolamine solution and process for the removal of h2s from gaseous mixtures
KR101110661B1 (en) System for separrating acid gas in the power plant equipment
KR102096862B1 (en) Method for Regenerating of Absorbents for Acidic Gas Removal using Transition Metal oxide catalyst
CN112387071A (en) CO2Trapping method and apparatus
JP2012183537A (en) Method for obtaining high pressure acid gas stream by removal of acid gas from liquid stream
JP2007016149A (en) Method for removing sulfur compound from natural gas
JP2013512772A (en) Gas stripping method based on alcohol
KR101038764B1 (en) Appraratus and method for solvent scrubbing co2 capture system
KR20200011761A (en) Method for distillation regeneration of amine-based CO2 absorbents using metal oxide catalyst
KR20180023373A (en) System for collecting acid gas including acidic catalyst and method for collecting the same
JP5984776B2 (en) Apparatus and method for removing complex amine absorbing liquid, CO2 and / or H2S
JP6673908B2 (en) Aqueous solution of 2-dimethylamino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol useful for removing acidic gases from gaseous mixtures
US20130015406A1 (en) Gas deacidizing method using an absorbent solution with release of a gaseous effluent from the absorbent solution and washing of the effluent with the regenerated absorbent solution
CN101676018A (en) Method for selectively removing COS from acid gas flow
KR102429076B1 (en) Process for the removal of acid gases from gaseous mixtures using an aqueous solution of 2-dimethylamino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol
CN104772021A (en) Method for capture of CO2 in industrial gas by polyol-ethylenediamine aqueous solution
CN109420409B (en) Selective removal of H-containing compounds from gas streams2S and CO2And method for absorbing acid gas
WO2021117912A1 (en) Distillation regeneration method of amine-based carbon dioxide absorbent using metal oxide catalyst
EP3366364B1 (en) Absorbent liquid for co2 and/or h2s, and apparatus and method using same
CN107376586A (en) A kind of effective ways of coal-fired flue gas desulfurization decarburization
KR102104293B1 (en) Method for regeneration of Acidic gas absorbents using Mixed catalyst of Silver Oxide and Silver Carbonate
KR102148203B1 (en) Method for preventing vaporization of absorbent in the CO2 capture process
WO2014038496A1 (en) Method and apparatus for recovering co2

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