KR102156825B1 - 일산화탄소의 분리 및 회수를 위한 압력변동흡착 공정 - Google Patents

일산화탄소의 분리 및 회수를 위한 압력변동흡착 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 준비하는 혼합가스준비단계; 상기 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 제1 흡착탑에 공급하여 흡착제에 의해 일산화탄소가 흡착되고, 흡착되지 않은 나머지 가스는 방출되는 흡착단계; 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제1 세정단계; 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 제2 세정단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계; 상압 분위기하 상기 제1 흡착탑의 일산화탄소를 회수하는 상압탈착단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소를 회수하는 감압탈착단계; 상기 제4 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 상기 제4 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계; 상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 및 상기 제5 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계;를 포함하는, 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 6개 이상의 흡착탑을 이용하여, 부생가스 내에 포함된 일산화탄소를 고순도로 분리 및 회수할 수 있는 압력변동흡착 공정이 제공된다.

Description

일산화탄소의 분리 및 회수를 위한 압력변동흡착 공정 {PRESSURE SWING ADSORPTION PROCESS FOR SEPARATION AND RECOVERY OF CARBON MONOXIDE}
본 발명은 일산화탄소의 분리 및 회수를 위한 압력변동흡착 공정에 관한 것으로 보다 상세하게는, 제철소 및 화학공장에서 발생하는 부생가스로부터 압력변동흡착공정에 의해 고순도의 일산화탄소를 분리하는 공정에 관한 것이다.
제철소 및 화학공장에서 발생하는 부생가스에는 CO, CO2, N2와 같은 가스가 혼합되어 있으며, 이로부터 일산화탄소를 분리하기 위한 방법으로 압력변동흡착(Pressure Swing Adsorption, PSA) 공정을 이용하는 경우가 있다.
통상적인 압력변동흡착(PSA) 공정은 흡착제(adsorbent)에 대한 흡착질(adsorbate)의 흡착선택도(adsorptive selectivity) 차이를 이용하여 혼합기체를 분리하는 것으로서, 약흡착성분과 강흡착성분을 분리하는 흡착 단계는 대개 높은 압력에서 이루어지게 되며, 흡착탑의 압력을 낮춤으로써 흡착된 성분을 탈착시켜 흡착제를 재생한다.
상기와 같은 압력변동흡착(Pressure Swing Adsorption, PSA)은, 통상적으로, PSA설비를 2기 또는 4기로 구성하여, 일산화탄소와 혼합된 성분을 1기 혹은 1~3기에서 먼저 제거하고, 마지막 단의 PSA로 일산화탄소를 생산하는 방법으로 구성되는 것이 일반적이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 압력변동흡착방식은 회수되는 일산화탄소의 순도가 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 6개 이상의 흡착탑을 이용하여, 부생가스 내에 포함된 일산화탄소를 고순도로 분리 및 회수할 수 있는 압력변동흡착 공정을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 준비하는 혼합가스준비단계; 상기 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 제1 흡착탑에 공급하여 흡착제에 의해 일산화탄소가 흡착되고, 흡착되지 않은 나머지 가스는 방출되는 흡착단계; 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제1 세정단계; 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 제2 세정단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계; 상압 분위기하 상기 제1 흡착탑의 일산화탄소를 회수하는 상압탈착단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소를 회수하는 감압탈착단계; 상기 제4 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 상기 제4 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계; 상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 및 상기 제5 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계;를 포함하는, 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정이 제공된다.
상기 제2 세정단계 이후에 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제3 세정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 상압탈착단계는 1회 내지 2회 수행될 수 있다.
상기 감압탈착단계는 1회 내지 3회 수행될 수 있다.
상기 흡착 단계는 5 내지 9bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 세정단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 감압균등단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 상압탈착단계는 1 내지 5bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 감압탈착단계는 0.01 내지 0.5bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 가압균등세정단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 가압균등단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행될 수 있다.
상기 각 단계 사이에 휴지 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 압력변동흡착 공정은 6개 이상의 흡착탑을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 압력변동흡착 공정은 10 내지 60℃의 온도범위에서 수행될 수 있다.
상기 6개 이상의 흡착탑은 혼합가스준비, 흡착, 세정, 감압균등, 상압탈착, 감압탈착, 가압균등세정 및 가압균등 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 6개 이상의 흡착탑을 이용하여, 부생가스 내에 포함된 일산화탄소를 고순도로 분리 및 회수할 수 있는 압력변동흡착 공정이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력변동흡착 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 흡착탑에서 수행되는 압력변동흡착 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 일산화탄소의 분리 및 회수를 위한 압력변동흡착 공정에 관한 것으로, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력변동흡착 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 압력변동흡착 공정은 6개 이상의 흡착탑을 이용하여 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 6개의 흡착탑을 이용하여 수행될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명하면, T2는 일산화탄소를 분리하여야 하는 원료가스가 저장되는 원료가스 저장조이며, T1은 압력변동흡착에 의해 분리 및 회수된 일산화탄소가 저장되는 일산화탄소 저장조이다. 상기 일산화탄소 저장조는 후술하는 세정단계를 통해 일산화탄소의 농도를 높일 수 있도록 장치가 구성되어 있다.
A1 내지 A6은 제1 내지 제6 흡착탑으로, 후술하는 바와 같이, 상기 흡착탑에서는 혼합가스준비, 흡착, 세정, 감압균등, 상압탈착, 감압탈착, 가압균등세정 및 가압균등단계 등이 순차적으로 수행된다.
1~37은 밸브로서, 1~6번 밸브는 각각 흡착탑에서 높은 농도의 일산화탄소를 회수하기 위한 밸브이다. 보다 상세하게는 37번 밸브가 열리면 상압탈착이 되고 펌프를 통해서 회수하면 감압탈착이 된다.
7~12번 밸브는 T2와 연결되어, 일산화탄소 농도가 낮은 원료가스를 흡착탑으로 공급해주는 밸브이다. 13~18번과 31~36번 밸브는 서로 대응 되며, 가스의 흐름이 만들어지면 감압탈착 및 가압탈착 되어 가스가 분리될 수 있는 역할을 한다.
19~24번 밸브는 높은 농도의 일산화탄소를 다시 흡착탑으로 공급하여 세정단계를 통해 보다 높은 농도의 일산화탄소를 회수하도록 하는 역할을 하며, 25~30번 밸브는 일산화탄소가 분리된 잔여 가스를 분리 및 배출하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 흡착탑에서 수행되는 압력변동흡착 공정을 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 준비하는 혼합가스준비단계; 상기 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 제1 흡착탑에 공급하여 흡착제에 의해 일산화탄소가 흡착되고, 흡착되지 않은 나머지 가스는 방출되는 흡착단계; 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제1 세정단계; 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 제2 세정단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계; 상압 분위기하 상기 제1 흡착탑의 일산화탄소를 회수하는 상압탈착단계; 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소를 회수하는 감압탈착단계; 상기 제4 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 상기 제4 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계; 상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 및 상기 제5 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계;를 포함하는, 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정이 제공된다.
상기 흡착단계에서, 일산화탄소를 포함하는 혼합가스는 제1 흡착탑에 공급되어 가압되고, 상기 흡착탑에 포함되어 일산화탄소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제에 의하여 일산화탄소가 흡착된다. 또한, 흡착되지 않은 나머지 가스, 예를 들어, 이산화탄소, 질소, 수소 등은 배출 가스(tail gas)로 방출 시킬 수 있다.
상기 흡착 단계는 5 내지 9bar의 압력하에 수행되는 것이 바람직하다. 5bar 미만으로 가압되는 경우 흡착제에 일산화탄소를 충분히 흡착시킬 수 없어 수득되는 일산화탄소의 회수율이 낮아질 수 있고, 상기 흡착 단계의 압력이 9bar를 초과하여 가압되는 경우, 일산화탄소의 흡착량이 소량 증가할 수 있지만, 가압에 따른 운전비가 증가하고, 고압용 흡착탑 설계 비용이 증가하여 경제적인 측면에서 바람직하지 않다.
다음으로, 밸브제어를 통하여, 제1 흡착탑과 제3 흡착탑을 연결한 후, 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제1 세정단계 및 제1 흡착탑과 제4 흡착탑을 연결한 후, 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 제2 세정단계가 수행되며, 바람직하게는 상기 제2 세정단계 이후에 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제3 세정단계가 수행될 수 있다. 상기 세정 단계를 통해 일산화탄소 농도가 낮은 가스를 다른 흡착탑으로 보내고, 세정 후의 흡착탑에서는 일산화탄소의 순도가 높아질 수 있다.
상기 세정 단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행되는 것이 바람직하다. 2bar 미만으로 감압되면 흡착제에 결합된 일산화탄소가 배출되어 일산화탄소의 회수율을 저하시킬 수 있고, 6bar를 초과하여 감압되는 경우 흡수탑의 세정이 충분히 일어나지 않고 불순물의 함량이 증가될 수 있거나 많은 양의 일산화탄소를 세정에 사용하는 문제점이 있다.
다음으로, 상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제3 흡착탑 및 제4 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계를 수행한다. 이를 통해서 흡착제에 흡착되지 않는 가스들을 다른 흡착탑으로 보냄으로써, 이에 따라, 본 흡착탑에서 일산화탄소의 농도를 높이는데 목적이 있다. 감압균등단계는 불순물 제거 및 일산화농도를 증가시켜 후속 단계로 상압 및 감압 탈착시 고순도 일산화탄소를 많이 회수할 수 있도록 2 내지 6bar의 압력하에 수행되는 것이 바람직하다.
이후, 상압 분위기하 상기 제1 흡착탑의 일산화탄소를 회수하는 상압탈착단계가 수행된다. 보다 상세하게는 상기 제1 흡착탑에는 고농도의 이산화탄소가 존재하며, 상기 제1 흡착탑에서 상압으로 감압하면서 강흡착질인 일산화탄소를 흡착제로부터 탈착하여 일산화탄소를 포집할 수 있다. 상기 상압 탈착 단계는, 상압으로 감압하여 운전하는 것이 바람직하지만, 상기 일산화탄소를 흡착제로부터 탈착시킬 수 있는 압력 조건이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 한편, 상기 상압 탈착단계는 1회 이상, 바람직하게는 2회 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소를 회수하는 감압탈착단계를 수행할 수 있다. 상기 감압탈착단계는 상기 상압탈착단계 이후, 제1 흡착탑에 잔류하는 일산화탄소를 최대한 회수하기 위해 수행되는 것으로서, 펌프 등을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 감압탈착단계는 1회 내지 3회, 보다 바람직하게는 3회 수행되는 것이 바람직하다. 한편, 감압 압력은 0.01 내지 0.5bar의 압력하에 수행될 수 있으며, 0.01bar 미만인 경우, 본 단계를 수행하는 시간이 길어지고 0.5bar를 초과하는 경우 고순도 일산화탄소의 회수율이 감소할 수 있다.
이후, 상기 제4 흡착탑 및 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계를 수행한다. 본 단계를 통해 다른 흡착탑에서 세정단계를 통해 주입되는 가스에 의해 압력이 증가되며, 가압균등단계를 거쳐 세정단계에서 불순물의 농도가 높은 가스가 tail gas로 배출될 수 있도록 하는데 목적이 있다. 상기 가압균등세정단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행될 수 있으며, 2bar 미만인 경우 불순물의 농도가 높은 가스가 충분히 공급되지 않는 문제가 있고, 6bar를 초과하는 경우 이후 세정단계에서 분리할 일산화탄소를 많이 공급하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 상기 제4 흡착탑 및 제5 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계를 수행한다. 본 단계는 다른 흡착탑과 균등단계를 통해 불순물의 농도가 높은 가스가 흡착탑에 최대한 공급될 수 있도록 하여, 이후 세정단계에서 tail gas로 배출될 수 있도록 하는데 목적이 있다. 상기 가압균등단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행될 수 있으며, 2bar 미만인 경우 불순물의 농도가 높은 가스가 충분히 공급되지 않는 문제가 있고, 6bar를 초과하는 경우 이후 세정단계에서 분리할 일산화탄소를 많이 공급하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
상기와 같은 공정에 따라, 다시 일산화탄소를 포함하는 혼합가스가 준비되며, 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 공급하여 일산화탄소를 흡착하는 흡착단계를 반복하게 된다.
한편, 상기 각 단계 사이마다, 다른 흡착탑에 대하여 가스의 유입 및 방출이 발생하는 것을 방지하기 위해 휴지단계를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 압력변동흡착 공정은, 10 내지 60℃의 온도범위에서 공정 운전되는 것이 바람직하다. 온도가 10℃미만인 경우, 전체적으로 가스의 흡착량이 감소하며, 일산화탄소의 선택성이 감소될 수 있다. 온도를 60℃초과하는 경우, 일산화탄소 분리를 위해 더 높은 압력이 필요해지게 되고 온도 유지를 위해 스팀이나 에너지를 사용하게 될 수 있다.
하기 표 1은 상기에서 설명한 제1 흡착탑에서의 공정을 정리하여 나타낸 것이며(각 단계에서 ()의 숫자는 제1 흡착탑과 연결된 흡착탑의 번호를 나타낸 것이다.), 표 2는 이를 위해 도 1에 표시된 밸브 및 펌프의 작동방식을 정리하여 나타낸 것이다.
1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 10단계
흡착 세정(3) 휴지 세정(4) 휴지 세정(3) 휴지 감압균등(3) 휴지 감압균등(4)
11단계 12단계 13단계 14단계 15단계 16단계 17단계 18단계 19단계 20단계
휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등(1) 휴지
21단계 22단계 23단계 24단계 25단계 26단계 27단계 28단계 29단계 30단계
휴지 세정가압균등(5) 휴지 휴지 가압균등(4) 세정가압균등(5) 휴지 가압균등(5) 휴지 준비흡착
1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 10단계
7, 25 15, 19, 31 - 16, 19, 31 - 15, 19, 31 - 15, 31 - 16, 31
11단계 12단계 13단계 14단계 15단계 16단계 17단계 18단계 19단계 20단계
- - 1. 37 1. 37 1, pump 1, pump 1, pump - 13, 22, 34 -
21단계 22단계 23단계 24단계 25단계 26단계 27단계 28단계 29단계 30단계
- 13, 23, 35 - - 13, 34 13, 23, 35 - 13, 35 - 7
한편, 상술한 바와 같이 본 발명은 6개 이상의 흡착탑을 이용하여 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 6개의 흡착탑을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 6개 이상의 흡착탑은 흡착, 세정, 감압균등, 상압탈착, 감압탈착, 가압균등세정 및 가압균등 단계를 순차적으로 수행할 수 있다. 하기 표 3에서는 6개의 흡착탑을 사용하는 경우, 각 흡착탑에서 수행되는 공정을 정리하여 나타내었으며, 표 4에서는 이를 위해 도 1에 표시된 밸브 및 펌프의 작동방식을 정리하여 나타내었다.
1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 10단계
1 흡착 세정-3 휴지 세정-4 휴지 세정-3 휴지 감압균등-3 휴지 감압균등-4
2 세정가압균등-6 휴지 가압균등-6 휴지 준비흡착 흡착 세정-4 휴지 세정-4 휴지
3 휴지 세정가압균등-1 휴지 휴지 가압균등-6 세정가압균등-1 휴지 가압균등-1 휴지 준비흡착
4 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등-1 휴지 휴지 세정가압균등-2 휴지 휴지 가압균등-1
5 휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등-2 휴지
6 세정-2 휴지 감압균등-2 휴지 감압균등-3 휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착
11단계 12단계 13단계 14단계 15단계 16단계 17단계 18단계 19단계 20단계
1 휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등-1 휴지
2 세정-4 휴지 감압균등-4 휴지 감압균등-4 휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착
3 흡착 세정-5 휴지 세정-6 휴지 세정-5 휴지 감압균등-5 휴지 감압균등-6
4 세정가압균등-2 휴지 가압균등-4 휴지 준비흡착 흡착 세정-6 휴지 세정-1 휴지
5 휴지 세정가압균등-3 휴지 휴지 가압균등-2 세정가압균등-3 휴지 가압균등-3 휴지 준비흡착
6 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등-3 휴지 휴지 세정가압균등-4 휴지 휴지 가압균등-3
21단계 22단계 23단계 24단계 25단계 26단계 27단계 28단계 29단계 30단계
1 휴지 세정가압균등-5 휴지 휴지 가압균등-4 세정가압균등-5 휴지 가압균등-5 휴지 준비흡착
2 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등-5 휴지 휴지 세정가압균등-6 휴지 휴지 가압균등-5
3 휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착 감압탈착 감압탈착 휴지 세정가압균등-6 휴지
4 세정-6 휴지 감압균등-6 휴지 감압균등-1 휴지 휴지 상압탈착 상압탈착 감압탈착
5 흡착 세정-1 휴지 세정-2 휴지 세정-1 휴지 감압균등-1 휴지 감압균등-2
6 세정가압균등-4 휴지 가압균등-4 휴지 준비흡착 흡착 세정-2 휴지 세정-2 휴지
단계
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
1 - - - - - - - - - - - - O O O O O - - - - - - - - - - - - -
2 - - - - - - - - - - - - - - - - - O O O O O - - - - - - - -
3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O O O O O - - -
4 O O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O O O
5 - - O O O O O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
6 - - - - - - - O O O O O - - - - - - - - - - - - - - - - - -
7 O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O
8 - - - - O O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
9 - - - - - - - - - O O - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
10 - - - - - - - - - - - - - - O O - - - - - - - - - - - - - -
11 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O O - - - - - - - - -
12 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O O - - - -
13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - - O - - O O - O - -
14 O - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - - O - - O
15 - O - - O O - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O -
16 - - - O - - O - - O O - O - - - - - - - - - - - - - - - - -
17 - - - - - - - - O - - O - - O O - O - - - - - - - - - - - -
18 - - - - - - - - - - - - - O - - O - - O O - O - - - - - - -
19 - O - O - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
20 - - - - - - O - O - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
21 - - - - - - - - - - - O - O - O - - - - - - - - - - - - - -
22 - - - - - - - - - - - - - - - - O - O - O - - - - - - - - -
23 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - O - O - - - -
24 O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - O -
25 O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
26 - - - - - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
27 - - - - - - - - - - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
28 - - - - - - - - - - - - - - - O - - - - - - - - - - - - - -
29 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - - - - - - - - -
30 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - - - -
31 - O - O - O - O - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
32 - - - - - - O - O - O - O - O - - - - - - - - - - - - - - -
33 - - - - - - - - - - - O - O - O - O - O - - - - - - - - - -
34 - - - - - - - - - - - - - - - - O - O - O - O - O - - - - -
35 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - O - O - O - O
36 O - O - O - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O - O -
37 - - O O - - - O O - - - O O - - - O O - - - O O - - - O O -
P O O - - O O O - - O O O - - O O O - - O O O - - O O O - - O
실시예
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
상술한 본 발명의 압력변동흡착 공정을 이용하되, 6개의 흡착탑을 사용하여 일산화탄소를 회수하고, 일산화탄소의 순도 및 회수율을 측정하였다. 혼합가스의 조성은 일산화탄소 78%, 이산화탄소 3%, 질소 19%이고, 세정시에는 일산화탄소를 사용하였다. 8회 실험 후 그 결과를 표 5에 나타내었다.
실험 혼합가스 공급량 (L) 세정량 (L) 압력 (barg) CO 순도 (%) CO 회수율 (%)
1 243.4 667 7 96.1 56.9
2 243.4 667 6 99.6 66.9
3 486.7 1334 7 99.5 42.9
4 262.1 1285 7 99.1 29.7
5 438.0 1685 7 99.1 36.5
6 480.0 1123 7 98.5 32.1
7 216.0 168 7 97.8 54.7
8 374.4 960 7 98.1 41.3
표 5를 참조하면, CO 순도는 96.1-99.5%, CO 회수율은 29.7-66.9%로 높게 나타났으며, 본 발명에 따르면, 고순도의 일산화탄소를 고효율로 분리할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 준비하는 혼합가스준비단계;
    상기 일산화탄소를 포함하는 혼합가스를 제1 흡착탑에 공급하여 흡착제에 의해 일산화탄소가 흡착되고, 흡착되지 않은 나머지 가스는 방출되는 흡착단계;
    상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제1 세정단계;
    상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 제2 세정단계;
    상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계;
    상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소 이외의 가스를 제4 흡착탑으로 공급하는 감압균등단계;
    상압 분위기하 상기 제1 흡착탑의 일산화탄소를 회수하는 상압탈착단계;
    상기 제1 흡착탑을 감압하여 일산화탄소를 회수하는 감압탈착단계;
    상기 제4 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계;
    제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계;
    상기 제4 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계;
    상기 제5 흡착탑에 일산화탄소를 가압하며 공급하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등세정단계; 및
    상기 제5 흡착탑을 감압하여 상기 제1 흡착탑으로 일산화탄소 포함 가스를 공급하는 가압균등단계;를 포함하고,
    상기 가압균등세정단계 및 가압균등단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행되는, 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 세정단계 이후에 상기 제1 흡착탑에 일산화탄소를 공급하여 세정된 일산화탄소 포함가스를 제3 흡착탑으로 공급하는 제3 세정단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상압탈착단계가 1회 내지 2회 수행되는 것을 특징으로 하는 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감압탈착단계가 1회 내지 3회 수행되는 것을 특징으로 하는 일산화탄소 회수를 위한 압력변동흡착 공정.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 단계는 5 내지 9bar의 압력하에 수행되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세정단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 감압균등단계는 2 내지 6bar의 압력하에 수행되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상압탈착단계는 1 내지 5bar의 압력하에 수행되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감압탈착단계는 0.01 내지 0.5bar의 압력하에 수행되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 각 단계 사이에 휴지 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 압력변동흡착 공정은 10 내지 60℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 압력변동흡착 공정은 6개 이상의 흡착탑을 이용하는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 6개 이상의 흡착탑은 혼합가스준비, 흡착, 세정, 감압균등, 상압탈착, 감압탈착, 가압균등세정 및 가압균등 단계를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 공정.
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