KR102524046B1 - Method for automatic controlling acid gas capture process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산성가스 포집공정 자동제어 장치 및 그 제어방법으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑에서 재생탑으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제를 재생탑에서 흡수탑으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어 장치로서, 상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정기, 상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브, 상기 재생 흡수제가 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정기, 상기 포화 흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브 및 상기 제1 pH에 근거하여 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하고, 제2 pH에 근거하여 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is an automatic control device for an acid gas collection process and a control method therefor. A regenerated absorbent obtained by supplying a saturated absorbent absorbing acid gas from an absorption tower to a regeneration tower and separating acid gas from the absorbent according to an embodiment of the present invention is provided. A collection control device capable of automatically controlling the acid gas collection process in an acid gas collection process configured to circulate from a regeneration tower to an absorption tower, comprising: a first pH meter configured to measure a first pH of the saturated absorbent; A first control valve configured to control the amount supplied from the regeneration tower to the absorption tower, a second pH meter configured to measure a second pH of the regenerated absorbent, and the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower and a processor configured to control the first control valve based on the first pH and a processor configured to control the second control valve based on the second pH. .
Description
산성가스 포집공정 자동제어방법에 관한 것이다.It relates to an automatic control method for an acid gas collection process.
최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소(CO2)를 줄이기 위하여 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다. 화학적 흡수제를 이용한 산성가스의 흡수 및 탈거공정에 대한 흐름도는 도1과 같다. Recently, efforts to capture and store greenhouse gases, which are the cause of global warming, are being raced internationally. In particular, in order to reduce carbon dioxide (CO 2 ), which is an acidic gas among greenhouse gases, many technologies such as chemical absorption, adsorption, membrane separation, and deep cooling have been developed. A flow chart for the absorption and stripping process of acid gas using a chemical absorbent is shown in FIG. 1.
전처리 설비를 통과한 배가스는 통상적으로 40~60℃의 온도에서 흡수제와 접촉되며, 산성가스는 흡수탑 내의 화학적 흡수제와 결합한 다음, 순환되는 세척용 물을 이용하여 흡수제 또는 증기가 비말동반하는 것을 방지한 후, 흡수탑에서 배출된다. 출구가스에 산성가스 농도는 흡수제에서의 화학반응으로 감소시킬 수 있지만, 낮은 출구 산성가스 농도를 유지하기 위해서는 흡수탑이 높아져야 한다. 화학적 결합에 의해 산성가스를 흡수한 흡수제는 열교환기를 거쳐 가열되어 재생탑의 상부로 주입된다. 흡수제의 재생은 110℃ ~ 120℃의 높은 온도 및 0.3bar ~ 0.8bar 정도의 압력으로 재생탑에서 수행된다. 재생조건을 유지하기 위하여 열이 리보일러로 공급되며 이 과정에서 열에너지가 소모된다. 공급되는 에너지는 흡수제에서 화학적으로 결합되어 있는 산성가스를 탈거시키고 탈거된 산성가스와 수증기의 혼합가스는 응축기에서 회수되어 재생탑으로 다시 공급된다. 산성가스가 탈거된 흡수제는 열교환기를 거쳐 40℃ ~ 50℃의 온도로 낮추어 흡수탑으로 펌프에 의해 다시 공급된다. Exhaust gas that has passed through the pretreatment facility is usually in contact with the absorbent at a temperature of 40 to 60 ° C, acid gas is combined with the chemical absorbent in the absorption tower, and then circulated washing water is used to prevent the absorbent or vapor from entraining. After that, it is discharged from the absorption tower. The acid gas concentration in the exit gas can be reduced by chemical reactions in the absorber, but the absorption tower must be elevated to maintain a low exit acid gas concentration. The absorbent that absorbs the acid gas by chemical bonding is heated through a heat exchanger and injected into the upper part of the regeneration tower. Regeneration of the absorbent is performed in a regeneration tower at a high temperature of 110 ° C. to 120 ° C. and a pressure of 0.3 bar to 0.8 bar. Heat is supplied to the reboiler to maintain regeneration conditions, and thermal energy is consumed in this process. The supplied energy removes the chemically bonded acid gas from the absorber, and the mixed gas of the stripped acid gas and water vapor is recovered in the condenser and supplied back to the regeneration tower. The absorbent from which the acid gas has been removed is lowered to a temperature of 40°C to 50°C through a heat exchanger and then supplied back to the absorption tower by a pump.
상기 산성가스 포집공정은 발전소 및 석유화학 공정 배가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 지속적으로 변경되어 에너지 사용량 최소화를 위한 최적운전조건 유지를 위해 운전조건을 수동으로 수시로 변경해야 하는 문제점이 있다.The acid gas capture process has a problem in that the concentration of carbon dioxide contained in exhaust gas from power plants and petrochemical processes is continuously changed, so that operating conditions must be manually changed from time to time to maintain optimal operating conditions for minimizing energy consumption.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발전소 및 석유화학 공정 배가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 지속적으로 변경되어 에너지 사용량을 최소화하여 최적운전조건을 유지하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and the concentration of carbon dioxide contained in exhaust gas from power plants and petrochemical processes is continuously changed, and an object of the present invention is to maintain optimal operating conditions by minimizing energy consumption.
또한, 산성가스 포집 흡수제의 pH를 측정하여 흡수제에 산성가스 포집량을 추정하고 포집공정의 컨트롤벨브와 연동하여 흡수제 공급양을 자동제어하여 공정 최적운전조건을 지속적으로 유지하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose of providing a method to estimate the acid gas collection amount in the absorbent by measuring the pH of the acid gas collecting absorbent and automatically controlling the absorbent supply amount in conjunction with the control valve of the collection process to continuously maintain the optimal operating conditions for the process to be
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑에서 재생탑으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생흡수제를 재생탑에서 흡수탑으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어 장치로서, 상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정기, 상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브, 상기 재생흡수제가 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정기, 상기 포화흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브 및 상기 제1 pH에 근거하여 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하고, 제2 pH에 근거하여 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하는 프로세서를 포함하는 상성가스 포집공정 자동제어 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, the saturated absorbent absorbing acid gas is supplied from the absorption tower to the regeneration tower, and the regenerated absorbent separated from the acid gas from the absorbent is circulated from the regeneration tower to the absorption tower. A collection control device capable of automatically controlling the acid gas collection process in an acid gas collection process, a first pH meter configured to measure a first pH of the saturated absorbent, and the regenerated absorbent transferred from the regeneration tower to the absorption tower. A first control valve configured to control the amount supplied, a second pH meter configured to measure a second pH of the regenerated absorbent, and a second control configured to control the amount supplied of the saturated absorbent from the absorption tower to the regeneration tower. A valve and a process for controlling the first control valve based on the first pH and controlling the second control valve based on the second pH are provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수탑과 재생탑 사이에 포화 흡수제와 재생 흡수제 사이의 열을 교환하기 위한 열교환기를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a heat exchanger for exchanging heat between the saturated absorbent and the regenerated absorbent may be further included between the absorption tower and the regeneration tower.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH로 유지하도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the first pH is higher than the reference pH, the processor may control the first control valve to reduce the supplied amount of the regenerated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the first pH is lower than the reference pH, the processor may increase the supplied amount of the regenerated absorbent by controlling the first control valve to maintain the set pH of the absorbent.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 최대값의 80% 내지 100%를 유지할 수 있도록 설정되고, 상기 α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의 되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the set pH is set so that the α loading value of the absorbent can maintain 80% to 100% of the maximum value, and the α loading value is a value obtained by dividing the number of moles of acid gas by the number of moles of the absorbent. may be defined as
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the second pH is higher than the reference pH, the processor may increase the supplied amount of the saturated absorbent by controlling the second control valve to maintain the set pH of the absorbent.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제2 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the second pH is lower than the reference pH, the processor may increase the supplied amount of the saturated absorbent by controlling the second control valve to maintain the set pH of the absorbent.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 0.15 내지 0.3을 유지할 수 있도록 설정되고, 상기 α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의 되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the set pH is set such that the α loading value of the absorbent is maintained at 0.15 to 0.3, and the α loading value may be defined as a value obtained by dividing the number of moles of acid gas by the number of moles of the absorbent. there is.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수제는 아민계 화합물, 아미노산염계, 무기염계 용액 및 암모니아수로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the absorbent may include one or more selected from the group consisting of an amine-based compound, an amino acid salt-based solution, an inorganic salt-based solution, and ammonia water.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 산성가스 포집공정 자동 제어장치를 이용한 산성가스 포집공정 자동 제어방법에 있어서, 상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정단계, 상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브 제어단계, 상기 재생 흡수제가 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정단계; 및 상기 포화 흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브 제어단계를 포함하고, 상기 제1 컨트롤밸브 제어단계 및 제2 컨트롤밸브 제어단계는 프로세서를 통하여 제어하는 것인, 산성가스 포집공정 자동제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, in the acid gas collection process automatic control method using an acid gas collection process automatic control device, a first pH measuring step comprising measuring the first pH of the saturated absorbent, the regenerated absorbent a first control valve controlling step configured to adjust an amount supplied from the regeneration tower to the absorption tower; a second pH measuring step configured to measure a second pH of the regenerated absorbent; and a second control valve control step configured to adjust an amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower, wherein the first control valve control step and the second control valve control step are controlled through a processor. It provides an automatic control method for the acid gas collection process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 pH측정단계는 흡수탑으로부터 배출된 포화흡수제가 재생탑으로부터 배출된 재생 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하고, 제2 pH측정단계는 재생탑으로부터 배출된 재생 흡수제와 흡수탑으로부터 배출된 포화 흡수제가 열교환을 하기 전 측정하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first pH measurement step measures the saturated absorbent discharged from the absorption tower before heat exchange with the regenerated absorbent discharged from the regeneration tower, and the second pH measurement step is the regeneration discharged from the regeneration tower. It may be measured before heat exchange between the absorbent and the saturated absorbent discharged from the absorption tower.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전소 및 석유화학 공정 배가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 지속적으로 변경되어 에너지 사용량을 최소화하여 최적운전조건을 유지하는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention made as described above, the concentration of carbon dioxide contained in exhaust gas from power plants and petrochemical processes is continuously changed, thereby minimizing energy consumption and maintaining optimal operating conditions.
또한, 산성가스 포집 흡수제의 pH를 측정하여 흡수제에 산성가스 포집량을 추정하고 포집공정의 컨트롤벨브와 연동하여 흡수제 공급양을 자동제어하여 공정 최적운전조건을 지속적으로 유지하는 효과가 있다.In addition, the pH of the acid gas collecting absorbent is estimated to estimate the acid gas collection amount in the absorbent, and the supply amount of the absorbent is automatically controlled in conjunction with the control valve of the collection process to continuously maintain the optimal operating conditions for the process.
그러나 이러한 효과는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these effects are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
도 1은 종래의 산성가스 포집 제어장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수제의 산성가스 로딩 증가에 따른 pH 측정 결과를 나타낸다.1 is a schematic diagram showing a conventional acid gas collection control device.
2 is a schematic diagram showing an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an automatic control method for an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the pH measurement results according to the acid gas loading increase of the absorbent according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 지시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. These examples are only illustratively indicated to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. will be.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다. In addition, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of skill in the art to which this invention belongs, and in case of conflict, this specification including definitions of will take precedence.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수항하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다. In order to clearly explain the proposed invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. And, when a certain component is said to "include", this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. Also, "unit" described in the specification means one unit or block performing a specific function.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.In each step, the identification code (first, second, etc.) is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step does not clearly describe a specific order in context. It may be performed differently from the order specified above.
즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
이하에서는. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.below. In order for those skilled in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
혼합가스로부터 이산화탄소, 황하수소 등과 같은 산성가스를 분리 회수하기 위하여 사용되는 염기성 흡수제는 산성가스를 포집하기 전까지 높은 pH를 유지하다, 산성가스를 포집하게 되면 pH가 일정하게 감소하게 된다. 본 발명은 이러한 흡수제의 특징을 이용하여 산성가스의 분리 효율을 높이고자 한다. A basic absorbent used to separate and recover acidic gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide from a mixed gas maintains a high pH until the acidic gas is collected. When the acidic gas is collected, the pH is constantly decreased. The present invention aims to increase the separation efficiency of acid gas by using the characteristics of the absorbent.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram showing an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명은 산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑(10)에서 재생탑(50)으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제를 재생탑(50)에서 흡수탑(10)으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어장치(100)는, 제1 pH측정기(20), 제1 컨트롤밸브(40), 제2 pH측정기(60) 및 제2 컨트롤밸브(70)를 포함한다. Referring to FIG. 2, in the present invention, the saturated absorbent absorbing acid gas is supplied from the
또한, 상기 흡수탑(10)과 재생탑(50) 사이에 포화 흡수제와 재생 흡수제 사이의 열을 교환하기 위한 열교환기(30)를 더 포함한다. In addition, a
산성가스 포집 제어장치(100)에 포함되는 흡수탑(10)은 외부로부터 공급되는 산성가스가 흡수탑(10) 내부에 수용된 흡수제의 반응에 의해서 산성가스를 포집하고 있는 포화 흡수제를 생성하고, 산성가스가 제거된 가스를 외부로 배출시킨다. 상기 포화 흡수제는 산성가스를 흡수하여 초기 흡수제 대비 산성가스의 농도가 높은 흡수제로 정의할 수 있다.In the
상기 흡수탑(10)내의 산성가스를 흡수하는데 사용되는 흡수제는 아민계 화합물, 아미노산염계, 무기염계 용액 및 암모니아수로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 예를들어, 아민계 화합물을 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 이소프로판올아민, 에틸렌아민, 메틸디에탄올아민, 피페리딘, 디부틸아민, 디이소프로필아민일 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The absorbent used to absorb acid gas in the
제1 pH측정기(20)는 흡수탑(10)에서 생성된 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하는 것으로, 흡수탑(10)과 열교환기(30)의 사이에 위치할 수 있다. The
또한 제1 pH 측정기(20)는 제1 컨트롤밸브(40)와 연동되는 것으로, 제1 컨트롤벨브(40)는 제1 pH측정기(20)로부터 측정한 포화 흡수제의 pH에 따라 재생 흡수제가 상기 재생탑(50)에서 상기 흡수탑(10)으로 공급되는 양(순환유량)을 조절하도록 이루어져있다.In addition, the
상세하게는 포화 흡수제의 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, when the first pH of the saturated absorbent is higher than the reference pH, the
즉, 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 흡수제가 산성가스를 충분히 포집하지 못한 것으로 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제가 산성가스를 충분히 흡수 할 수 있도록 유도한다. 또한, 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 흡수제가 산성가스를 최대용량 이상 포집하였다고 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제가 산성가스를 흡수 할 수 있도록 유도한다.That is, when the first pH is higher than the reference pH, it is determined that the absorbent does not sufficiently collect the acid gas, and the
흡수제는 종류별로 α로딩 최대값이 존재하며 pH측정을 통해 흡수제가 산성가스를 최대 용량까지 포집했는지 확인 할 수 있다. α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의할 수 있는 것으로, 통상적으로 흡수탑(10)의 흡수제 체류시간 및 안전 마진을 고려하여 흡수제가 산성가스를 포집할 수 있는 최대용량은 흡수제의 95% 수준의 pH를 기준으로 제어하는 것이 효율적이다. There is a maximum α loading value for each type of absorbent, and it can be confirmed whether the absorbent has collected acid gas up to its maximum capacity through pH measurement. The α loading value can be defined as the value obtained by dividing the number of moles of acid gas by the number of moles of the absorbent. Typically, the maximum capacity at which the absorbent can capture acid gas in consideration of the retention time and safety margin of the absorbent in the
따라서, 포화 흡수제의 pH측정 시 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 최대값의 80% 내지 100%를 유지할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, when measuring the pH of the saturated absorbent, it is preferable to set the pH so that the α loading value of the absorbent can be maintained at 80% to 100% of the maximum value.
열교환기(30)는 흡수탑(10) 및 재생탑(50) 사이에 위치하는 것으로, 산성가스를 흡수하여 재생탑(50)으로 이동하는 포화 흡수제와 재생탑(50)으로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제 사이의 열을 교환할 수 있다. The
예를들어, 산성가스를 흡수하여 재생탑(50)으로 이동하는 포화 흡수제는 45℃ 내지 55℃의 저온상태이고, 산성가스를 분리한 재생 흡수제는 110℃ 내지 120℃의 고온상태로 열교환기를 통하여 포화 흡수제 및 재생 흡수제의 열을 교환할 수 있다. 또한, 이를 통하여 포화 흡수제는 100℃ 내지 105℃로 승온되어 재생탑(50)으로 공급 될 수 있다.For example, the saturated absorbent that absorbs acid gas and moves to the
재생탑(50)은 상기 흡수탑(10)으로부터 이송된 포화 흡수제를 재생하여 산성가스 및 재생 흡수제로 분리시키고, 분리된 산성가스를 외부로 배출시키고 재생 흡수제는 다시 흡수탑(10)으로 이송시킨다. 상기 재생 흡수제는 포화 흡수제에서 산성가스가 탈거되어 산성가스의 농도가 저감된 흡수제로 정의될 수 있다.The
제2 pH측정기(60)는 재생탑(50)에서 분리된 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하는 것으로, 재생탑(50)과 열교환기(30)의 사이에 위치할 수 있다. 또한 제2 pH 측정기(60)는 제2 컨트롤밸브(70)와 연동되는 것으로, 제2 컨트롤벨브(70)는 제2 pH측정기(60)로부터 측정한 재생 흡수제의 pH에 따라 포화 흡수제가 상기 흡수탑(10)에서 상기 재생탑(50)으로 공급되는 양(순환유량)을 조절하도록 이루어져있다.The
상세하게는 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, when the second pH of the regenerated absorbent is higher than the reference pH, the
또한, 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 낮을 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. In addition, when the second pH of the regenerated absorbent is lower than the reference pH, the
흡수제의 재생 반응 시 상용흡수제인 모노에탄올아민(Monoethanolamine)의 경우 산성가스 포집 가능한 최대 α로딩은 0.5으로 재생반응에서 α로딩을 0.2 → 0.1로 0.1을 감소시키는데 필요한 에너지가 0.3 → 0.2로 0.1 감소시키는데 필요한 에너지보다 15%이상 에너지 사용량이 많기 때문에 산성가스 포집량과 에너지 사용량을 고려한 α로딩을 0.2내외로 재생시키는 것이 효율적이다. In the case of monoethanolamine, which is a commercial absorbent during the regeneration reaction of the absorbent, the maximum α loading that can collect acid gas is 0.5, and the energy required to decrease the α loading from 0.2 → 0.1 to 0.1 in the regeneration reaction is reduced by 0.1 from 0.3 → 0.2. Since the energy consumption is more than 15% of the required energy, it is efficient to regenerate the α loading around 0.2 considering the acid gas collection and energy consumption.
따라서, 재생 흡수제의 pH측정 시 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 0.15 내지 0.3을 유지할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, when measuring the pH of the regenerated absorbent, it is preferable to set the pH so that the α loading value of the absorbent can be maintained in the range of 0.15 to 0.3.
본 발명에 따른, 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어장치(100)는 도면에 도시하지 않았으나 가스 포집공정의 모든 단계를 자동제어하기 위한 프로세서를 더 포함한다. According to the present invention, the
다시 말해, 제1 pH 측정에 따른 제1 컨트롤밸브의 제어 및 제2 pH 측정에 따른 제2 컨트롤밸브의 제어는 프로세서를 통해서 이루어질 수 있다. In other words, the control of the first control valve according to the first pH measurement and the control of the second control valve according to the second pH measurement may be performed through a processor.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an automatic control method for an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 3을 참고하면, 본 발명의 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)은 포화 흡수제 생성단계(S110), 제1 pH 측정단계(S120), 제1 컨트롤밸브 제어단계(S130), 재생 흡수제 분리단계(S140), 제2 pH측정단계(S150) 및 제2 컨트롤밸브 제어단계(S160)를 포함한다.First, referring to FIG. 3, the acid gas collection control device automatic control method (S100) of the present invention includes a saturated absorbent generation step (S110), a first pH measurement step (S120), a first control valve control step (S130), regeneration It includes an absorbent separation step (S140), a second pH measurement step (S150) and a second control valve control step (S160).
이때 본 발명에 따른 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)은 흡수탑(10)에서 이루어지는 포화 흡수제 생성단계(S110), 제1 pH 측정단계(S120), 제1 컨트롤밸브 제어단계(S130)와 재생탑(50)에서 이루어지는 재생 흡수제 분리단계(S140), 제2 pH측정단계(S150) 및 제2 컨트롤밸브 제어단계(S160)가 동시에 자동제어되는 것이 바람직하다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 흡수탑(10)에서 이루어지는 단계 및 재생탑(50)에서 이루어지는 단계가 각각의 최적운전을 위하여 한쪽에서만 제어가 이루어 질 수 있다. At this time, the acid gas collection control device automatic control method (S100) according to the present invention includes the steps of generating a saturated absorbent in the absorption tower (10) (S110), measuring the first pH (S120), and controlling the first control valve (S130). It is preferable that the regenerated absorbent separation step (S140), the second pH measurement step (S150), and the second control valve control step (S160) performed in the
이를 통해 기존에 일정한 흡수제 순환유량 제어에서 발생하는 비효율성을 극복하고 흡수제의 포집 및 재생 용량 최적화 운전이 가능하다. 또한, 배가스 공급원들의 산성가스 농도 변화에도 산성가스 포집설비에 최적화 운전이 가능하여 산성가스 포집 공정에 사용하는 에너지를 저감할 수 있다.Through this, it is possible to overcome the inefficiency that occurs in the conventional control of the constant circulating flow rate of the absorbent and to optimize the collection and regeneration capacity of the absorbent. In addition, it is possible to optimize the operation of the acid gas collection facility even when the acid gas concentration of exhaust gas sources changes, so that energy used in the acid gas collection process can be reduced.
이하에서는 각 단계에 따라 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the method of automatically controlling the acid gas collection control device (S100) according to each step will be described in detail.
포화 흡수제 생성단계(S110)는 외부로부터 흡수탑(10)으로 주입된 산성가스가 흡수탑(10) 내부에 있는 염기성 흡수제와 반응하여 포화 흡수제를 생성하게 된다. 생성된 포화 흡수제는 열교환기(30)에서 열교환을 거쳐 재생탑(50)으로 이송되게 된다.In the saturated absorbent generating step (S110), the acidic gas injected into the
상세하게는 산성가스를 포함하고 있는 화학공정가스 및 연소배가스는 흡수탑(10)에 의해 발생되는 압력강하를 극복하기 위하여 팬을 이용하여 배가스 냉각기(80)로 보내지고 냉각된 배가스는 통상적으로 40℃ 내지 60℃의 온도에서 흡수제와 접촉하게 된다. 배가스 중 산성가스는 흡수제와 접촉되어 포화 흡수제를 생성하게 되고, 산성가스를 빼앗긴 배가스는 흡수제 증기가 비말하는 것을 방지하기 위해 세정장치를 거친 후 흡수탑(10)에서 배출된다. In detail, the chemical process gas and combustion exhaust gas containing acid gas are sent to the exhaust gas cooler 80 using a fan to overcome the pressure drop generated by the
제1 pH 측정단계(S120)는 포화 흡수제 생성단계(S110)로부터 생성된 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하는 것으로, 제1 pH측정은 흡수탑(10)으로 배출된 포화 흡수제가 재생탑(50)으로부터 배출된 재생 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하는 것으로, 45℃ 내지 55℃의 저온상태의 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하는 것이 바람직하다. 포화 흡수제와 재생 흡수제가 열교환을 진행한 후 포화 흡수제의 pH를 측정하게 되면 이산화탄소의 로딩량의 변화로 인하여 포화 흡수제의 pH의 변동성이 커져서 정확한 측정이 어려워지게 된다. 따라서, 포화 흡수제와 재생 흡수제가 열교환을 하기 전 제1 pH를 측정하는 것이 바람직하다.The first pH measuring step (S120) is to measure the first pH of the saturated absorbent produced from the saturated absorbent generating step (S110). ), it is measured before heat exchange with the regenerated absorbent discharged from, and it is preferable to measure the first pH of the saturated absorbent in a low temperature state of 45 ° C to 55 ° C. When the pH of the saturated absorbent is measured after heat exchange between the saturated absorbent and the regenerated absorbent, the variability of the pH of the saturated absorbent increases due to the change in the loading amount of carbon dioxide, making accurate measurement difficult. Therefore, it is preferable to measure the first pH before heat exchange between the saturated absorbent and the regenerated absorbent.
제1 컨트롤밸브 제어단계(S130)는 재생 흡수제가 재생탑(50)에서 흡수탑(10)으로 공급되는 양(순환유량)을 제어 하는 것으로, 제1 pH 측정단계(S120)에서 측정된 제1 pH에 따라 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하게 된다.The first control valve control step (S130) controls the amount (circulation flow rate) supplied from the
상세하게는 포화 흡수제의 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 포화 흡수제의 제1 pH가 기준 pH보다 낮을 경우 상기 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, when the first pH of the saturated absorbent is higher than the reference pH, the
즉, 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 흡수제가 산성가스를 충분히 포집하지 못한 것으로 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제가 산성가스를 충분히 흡수 할 수 있도록 유도한다. 또한, 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 흡수제가 산성가스를 최대용량 이상 포집하였다고 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제가 산성가스를 흡수 할 수 있도록 유도한다.That is, when the first pH is higher than the reference pH, it is determined that the absorbent does not sufficiently collect the acid gas, and the
재생 흡수제 분리단계(S140)는 흡수탑(10)에서 재생탑(50)으로 이송된 포화 흡수제를 산성가스와 흡수제로 분리하여 재생 흡수제를 생성하게 된다. 분리된 재생 흡수제는 열교환기(30)에서 포화 흡수제와 열교환을 한 뒤 흡수탑(10)으로 이송되게 된다.In the regenerated absorbent separation step (S140), the regenerated absorbent is produced by separating the saturated absorbent transferred from the
제2 pH측정단계(S150)는 재생 흡수제 분리단계(S140)로부터 분리된 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하는 것으로, 제2 pH측정은 재생탑(50)으로 배출된 재생 흡수제가 흡수탑(10)으로부터 배출된 포화 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하는 것으로, 110℃ 내지 120℃의 고온상태의 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하는 것이 바람직하다. 재생 흡수제와 포화 흡수제가 열교환을 진행한 후 재생 흡수제의 pH를 측정하게 되면 이산화탄소의 로딩량의 변화로 인하여 재생 흡수제의 pH의 변동성이 커져서 정확한 측정이 어려워지게 된다. 따라서, 재생 흡수제와 포화 흡수제가 열교환을 하기 전 제2 pH를 측정하는 것이 바람직하다.The second pH measurement step (S150) is to measure the second pH of the regenerated absorbent separated from the regenerated absorbent separation step (S140). ), it is measured before heat exchange with the saturated absorbent discharged from, and it is preferable to measure the second pH of the regenerated absorbent in a high temperature state of 110 ° C to 120 ° C. When the pH of the regenerated absorbent is measured after heat exchange between the regenerated absorbent and the saturated absorbent, the variation in the pH of the regenerated absorbent increases due to the change in the loading amount of carbon dioxide, making accurate measurement difficult. Therefore, it is preferable to measure the second pH before heat exchange between the regenerated absorbent and the saturated absorbent.
제2 컨트롤밸브 제어단계(S160)는 포화 흡수제가 흡수탑(10)에서 재생탑(50)으로 공급되는 양(순환유량)을 제어하는 것으로, 제2 pH 측정단계(S150)에서 측정된 제2 pH에 따라 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하게 된다.The second control valve control step (S160) controls the amount (circulation flow rate) supplied from the
상세하게는 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 낮을 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, when the second pH of the regenerated absorbent is higher than the reference pH, the
즉, 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 흡수제가 산성가스를 적정 α로딩(흡수제의 산성가스 함유량)이상으로 분리하였다고 판단하고 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제가 적정 α로딩에 맞게 분리 할 수 있도록 유도한다. 또한, 제2 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 흡수제가 산성가스를 충분히 분리하지 못한 것으로 판단하고 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제가 산성가스를 충분히 분리 할 수 있도록 유도한다.That is, when the second pH is higher than the reference pH, it is determined that the absorbent has separated the acid gas above the proper α loading (acid gas content of the absorbent), and the
본 발명에 따른, 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)에 있어서, 가스 포집공정의 모든 단계를 자동제어하기 위하여 프로세서를 통하여 이루어진다. 다시 말해, 제1 pH 측정에 따른 제1 컨트롤밸브의 제어 및 제2 pH 측정에 따른 제2 컨트롤밸브의 제어는 프로세서를 통해서 이루어질 수 있다. According to the present invention, in the method of automatically controlling the acid gas collection control device (S100), all stages of the gas collection process are automatically controlled through a processor. In other words, the control of the first control valve according to the first pH measurement and the control of the second control valve according to the second pH measurement may be performed through a processor.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수제의 산성가스 로딩 증가에 따른 pH 측정 결과를 나타낸다.Figure 4 shows the pH measurement results according to the acid gas loading increase of the absorbent according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 다양한 흡수제의 pH와 α로딩 선도를 실험적으로 도출한 것으로, α로딩이 증가할수록 pH가 낮아지는 것을 확인 할 수 있다. 이를 통하여 포화흡수제 및 재생 흡수제의 Δα 로딩(Δα 로딩=포화흡수제의 α 로딩 - 재생 흡수제의 α 로딩)을 실시간으로 도출가능하다. Δα 로딩과 흡수제 순환유량을 이용하여 산성가스 포집량을 계산가능하다.Referring to FIG. 4, the pH and α loading curves of various absorbents were experimentally derived, and it can be seen that the pH decreases as the α loading increases. Through this, the Δα loading of the saturable absorbent and the regenerated absorbent (Δα loading = α loading of the saturable absorbent - α loading of the regenerated absorbent) can be derived in real time. The amount of acid gas captured can be calculated using the Δα loading and the circulating flow rate of the absorbent.
결과적으로 일정한 산성가스 생산을 위한 최적화된 pH를 산출가능하고 이렇게 산출된 pH에 따라, 제1 pH측정기와 연동된 제1 컨트롤밸브(40) 및 제2 pH측정기와 연동된 제2 컨트롤밸브(70)를 다양하게 주입되는 산성가스 농도에 따라 자동제어 하여 최적의 pH를 유지할 수 있게 된다.As a result, it is possible to calculate an optimized pH for constant acid gas production, and according to the calculated pH, the
이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following Examples and Experimental Examples.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
실시예 1Example 1
30wt%의 모노에탈올아민(monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 이용하여 보령화력 0.1MW급 포집설비에 적용하여 12~15vol%의 이산화탄소를 포함한 발전소 실 배가스를 사용하였다. 배가스 주입 온도를 40℃로 조절된 연소배가스를 350m3/hr 유량으로 흡수탑 하부에 투입하였으며, 흡수제의 순환량은 1.4ton/hr, 흡수탑에 투입되는 흡수제의 온도는 40℃로 하였다. Using 30wt% of monoethanolamine (MEA) as an absorbent, it was applied to a 0.1MW class capture facility at the Boryeong thermal power plant, and the plant room exhaust gas containing 12-15vol% of carbon dioxide was used. Combustion flue gas with the flue gas injection temperature adjusted to 40°C was injected into the bottom of the absorption tower at a flow rate of 350 m 3 /hr, the circulation amount of the absorbent was 1.4 ton/hr, and the temperature of the absorbent introduced into the absorption tower was set to 40°C.
제1 pH측정장치는 재생 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 제1 컨트롤밸브와 연동하여 흡수제의 pH가 10~10.5(흡수제 α로딩 최대값의 50~70%)를 유지하도록 자동 제어하였다. 또한, 제2 pH측정장치는 포화 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 제2 컨트롤밸브와 연동하여 흡수제의 pH가 11.5~12.0(흡수제α로딩 0.05~0.1)을 유지 할 수 있도록 자동제어 하였으며, 흡수탑으로 들어오기 전과 흡수탑을 거친 배가스의 이산화탄소 농도를 가스 분석기를 이용하여 측정하여 이산화탄소 제거율이 90%일때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.The first pH measuring device is interlocked with the first control valve that determines the supplied amount (circulating flow rate) of the regenerated absorbent and automatically controls the pH of the absorbent to maintain 10 to 10.5 (50 to 70% of the maximum value of the absorbent α loading). did In addition, the second pH measuring device is linked with the second control valve that determines the supplied amount (circulating flow rate) of the saturated absorbent and automatically controls the pH of the absorbent to maintain 11.5 to 12.0 (absorbent α loading 0.05 to 0.1). The carbon dioxide concentration of the exhaust gas before entering the absorption tower and passing through the absorption tower was measured using a gas analyzer to calculate the reboiler heat consumption per ton of carbon dioxide capture when the carbon dioxide removal rate was 90%.
실시예 2Example 2
재생 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 8.9~9.6(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)를 유지하도록 자동 제어하였으며, 포화 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 11.5~12.0(흡수제α로딩 0.05~0.1)을 유지 할 수 있도록 자동제어하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하고 이산화탄소 제거율이 90%일때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.The pH of the absorbent, which determines the supplied amount (circulating flow rate) of the regenerated absorbent, was automatically controlled to maintain 8.9 to 9.6 (80 to 100% of the maximum value of the absorbent α loading), and the supplied amount (circulating flow rate) of the saturated absorbent was The experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that the pH of the absorbent to be determined was automatically controlled to maintain 11.5 to 12.0 (absorbent α loading 0.05 to 0.1), and the carbon dioxide capture amount when the carbon dioxide removal rate was 90% ( Reboiler heat consumption per ton) was calculated.
실시예 3Example 3
재생 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 8.9~9.6(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)를 유지하도록 자동 제어하였으며, 포화 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 10.2~11.2(흡수제α로딩 0.15~0.3)을 유지 할 수 있도록 자동제어하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하고 이산화탄소 제거율이 90%일때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.The pH of the absorbent, which determines the supplied amount (circulating flow rate) of the regenerated absorbent, was automatically controlled to maintain 8.9 to 9.6 (80 to 100% of the maximum value of the absorbent α loading), and the supplied amount (circulating flow rate) of the saturated absorbent was The experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that the pH of the absorbent to be determined was automatically controlled to maintain 10.2 to 11.2 (absorbent α loading 0.15 to 0.3), and the carbon dioxide capture amount when the carbon dioxide removal rate was 90% ( Reboiler heat consumption per ton) was calculated.
비교예 1Comparative Example 1
일반적인 상용공정과 동일하게 진행한 것으로 상기 실시예에서 포화 흡수제 및 재생 흡수제의 pH측정을 통한 순환유량 최적화 기능을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 실시하였으며 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.It was carried out in the same way as the general commercial process, except for the function of optimizing the circulating flow rate through pH measurement of the saturated absorbent and the regenerated absorbent in the above embodiment, and was carried out in the same manner as in the example, and the carbon dioxide captured amount when the carbon dioxide removal rate was 90% Reboiler heat consumption per (ton) was calculated.
하기의 표 1은 상기 실험예,비교예 및 그에 따른 열사용량을 정리한 표이다. Table 1 below is a table summarizing the experimental examples, the comparative examples, and the heat consumption accordingly.
(GJ/ton-CO2)Reboiler heat usage
(GJ/ton-CO 2 )
(흡수제 α로딩 최대값의 50~70%)pH10 ~pH10.5
(50 to 70% of maximum absorbent α loading)
(흡수제 α로딩 0.05 ~0.1)pH11.5 ~pH12.0
(Absorbent α loading 0.05 ~ 0.1)
(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)pH8.9 ~pH9.6
(80 to 100% of maximum absorbent α loading)
(흡수제 α로딩 0.05 ~0.1)pH11.5 ~pH12.0
(Absorbent α loading 0.05 ~ 0.1)
(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)pH8.9 ~pH9.6
(80 to 100% of maximum absorbent α loading)
(흡수제 α로딩 0.15 ~0.3)pH10.2 ~pH11.2
(Absorbent α loading 0.15 ~ 0.3)
표 1을 참고하면, 실시예 1의 리보일러 열사용량은 3.55GJ/ton-CO2 이고, 실시예2의 리보일러 열사용량은 3.45GJ/ton-CO2 , 실시예3의 리보일러 열사용량은 3.30GJ/ton-CO2로 실시예 3의 조건에서 열사용량이 가장 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교에 1의 리보일러 열 사용량은 3.85GJ/ton-CO2로 실시예 3과 비교하여 보면 이산화탄소 제거효율 90%로 동일하게 이산화탄소를 포집하여도 실시예3의 조건일 때 리보일러의 열사용량이 14%적게 사용되는 것을 확인 할 수 있다. Referring to Table 1, the reboiler heat consumption of Example 1 is 3.55GJ/ton-CO 2 , the reboiler heat consumption of Example 2 is 3.45GJ/ton-CO 2 , and the reboiler heat consumption of Example 3 is It can be seen that the heat consumption is the lowest under the conditions of Example 3 at 3.30 GJ/ton-CO 2 . In addition, the heat consumption of the reboiler in Comparative Example 1 is 3.85 GJ/ton-CO 2 , compared to Example 3, the carbon dioxide removal efficiency is 90%, even if the same carbon dioxide is captured, the heat loss of the reboiler under the conditions of Example 3 It can be seen that 14% less capacity is used.
즉, 동일한 이산화탄소 제거율을 기준으로 본 발명에서 개발한 흡수 및 재생공정을 적용할 경우 리보일러에 사용되는 스팀 사용량을 감소시킬 수 있다는 것을 확인 할 수 있다.That is, it can be confirmed that the amount of steam used in the reboiler can be reduced when the absorption and regeneration process developed in the present invention is applied based on the same carbon dioxide removal rate.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.In the present specification, only a few examples among various embodiments performed by the present inventors are described, but the technical spirit of the present invention is not limited or limited thereto, and can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art, of course.
100: 산성가스 포집 제어장치
10: 흡수탑
20: 제1 pH측정기
30: 열교환기
40: 제1 컨트롤밸브
50: 재생탑
60: 제2 pH측정기
70: 제2 컨트롤밸브
80: 배가스 냉각기 100: acid gas collection control device
10: absorption tower
20: first pH meter
30: heat exchanger
40: first control valve
50: regeneration tower
60: second pH meter
70: second control valve
80: exhaust gas cooler
Claims (2)
상기 산성가스 포집공정 자동 제어장치는,
산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑에서 재생탑으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제를 재생탑에서 흡수탑으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있고,
상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정기;
상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브;
상기 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정기;
상기 포화 흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브; 및
상기 제1 pH에 근거하여 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하고, 제2 pH에 근거하여 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하는 프로세서;
를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 포화 흡수제가 상기 산성가스를 충분히 포집하지 못한 것으로 판단하고, 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 상기 포화 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 하고,
상기 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 최대값의 80% 내지 100%를 유지할 수 있도록 설정되고,
상기 α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의되며,
상기 산성가스 포집공정 자동 제어장치를 이용한 산성가스 포집공정 자동제어 방법은,
상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정단계;
상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브 제어단계;
상기 재생 흡수제가 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정단계; 및
상기 포화 흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브 제어단계;를 포함하고
상기 제1 컨트롤밸브 제어단계 및 제2 컨트롤밸브 제어단계는 프로세서를 통하여 제어하는 산성가스 포집공정 자동제어 방법.An acid gas collection process automatic control method using an acid gas collection process automatic control device,
The acid gas collection process automatic control device,
The acid gas collection process is automatically controlled in the acid gas collection process in which the saturated absorbent that has absorbed acid gas is supplied from the absorption tower to the regeneration tower and the regenerated absorbent separated from the absorbent is circulated from the regeneration tower to the absorption tower. can,
a first pH meter configured to measure a first pH of the saturated absorbent;
a first control valve configured to control an amount of the regenerated absorbent supplied from the regeneration tower to the absorption tower;
a second pH meter configured to measure a second pH of the regenerated absorbent;
a second control valve configured to control an amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower; and
a processor for controlling the first control valve based on the first pH and controlling the second control valve based on the second pH;
including,
When the first pH is higher than the reference pH, the processor determines that the saturated absorbent has not sufficiently collected the acid gas, and controls the first control valve to reduce the supplied amount of the regenerated absorbent to obtain the saturated absorbent. to maintain the set pH,
The set pH is set so that the α loading value of the absorbent can maintain 80% to 100% of the maximum value,
The α loading value is defined as a value obtained by dividing the number of moles of acid gas by the number of moles of the absorbent,
The acid gas collection process automatic control method using the acid gas collection process automatic control device,
a first pH measurement step comprising measuring a first pH of the saturated absorbent;
a first control valve control step configured to control an amount of the regenerated absorbent supplied from the regeneration tower to the absorption tower;
a second pH measurement step of measuring a second pH of the regenerated absorbent; and
A second control valve control step configured to control the amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower; and
The first control valve control step and the second control valve control step are controlled through a processor.
제1 pH측정단계는 흡수탑으로부터 배출된 포화 흡수제가 재생탑으로부터 배출된 재생 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하고,
제2 pH측정단계는 재생탑으로부터 배출된 재생 흡수제와 흡수탑으로부터 배출된 포화 흡수제가 열교환을 하기 전 측정하는 산성가스 포집공정 자동제어 방법.According to claim 1,
In the first pH measuring step, the saturated absorbent discharged from the absorption tower is measured before heat exchange with the regenerated absorbent discharged from the regeneration tower,
The second pH measurement step is an automatic control method for an acid gas collection process in which the regenerated absorbent discharged from the regeneration tower and the saturated absorbent discharged from the absorption tower are measured before heat exchange.
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