KR102525458B1 - Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer - Google Patents

Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer Download PDF

Info

Publication number
KR102525458B1
KR102525458B1 KR1020210083594A KR20210083594A KR102525458B1 KR 102525458 B1 KR102525458 B1 KR 102525458B1 KR 1020210083594 A KR1020210083594 A KR 1020210083594A KR 20210083594 A KR20210083594 A KR 20210083594A KR 102525458 B1 KR102525458 B1 KR 102525458B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
carbon dioxide
separation membrane
stage separation
dehumidifier
Prior art date
Application number
KR1020210083594A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230001097A (en
Inventor
한상훈
하성용
이충섭
김세종
임진혁
Original Assignee
(주)에어레인
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 (주)에어레인 filed Critical (주)에어레인
Priority to PCT/KR2021/008108 priority Critical patent/WO2023277203A1/en
Priority to KR1020210083594A priority patent/KR102525458B1/en
Publication of KR20230001097A publication Critical patent/KR20230001097A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102525458B1 publication Critical patent/KR102525458B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/225—Multiple stage diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/268—Drying gases or vapours by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088—Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0093—Chemical modification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/06—Flat membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • B01D71/643—Polyether-imides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

본 발명은, (I) 연소배가스를 압축기로 공급하는 단계; (II) 압축된 연소배가스를 막제습기에 이송하여 제습하는 단계; (III) 제습된 연소배가스를 1단 분리막에 공급하는 단계; (IV) 1단 분리막 배제부의 이산화탄소 제거 가스를 배출함과 더불어 막제습기의 배출부로 퍼지하는 단계; (V) 1단 분리막 투과부를 2단 분리막에 공급하는 단계; (VI) 2단 분리막 투과부에서 이산화탄소를 농축하는 단계; 및 (VII) 2단 분리막 배제부를 연소배가스로 재순환하는 단계;를 포함하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정을 제공한다. The present invention, (I) supplying combustion exhaust gas to the compressor; (II) dehumidifying the compressed flue gas by transferring it to a membrane dehumidifier; (III) supplying the dehumidified flue gas to the first-stage separation membrane; (IV) discharging the carbon dioxide removal gas from the first-stage separation membrane exclusion unit and purging it to the discharge unit of the membrane dehumidifier; (V) supplying the first-stage separation membrane transmission portion to the second-stage separation membrane; (VI) concentrating carbon dioxide in the two-stage membrane permeation section; and (VII) recirculating the two-stage separation membrane exclusion unit into combustion exhaust gas.

Description

막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정{Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer}Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer}

본 발명은 막제습기에 의한 제습 과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소배가스로부터 이산화탄소 포집공정의 후단에서 이산화탄소 및 습기가 제거된 배출가스를 전처리 과정의 막제습기에 퍼지 기체로 공급함으로써 배가스의 손실 없이 다량의 수분을 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas in conjunction with a dehumidification process by a film dehumidifier, and more particularly, to a film dehumidifier in a pretreatment process, in which carbon dioxide and moisture are removed from exhaust gas from combustion exhaust gas at a later stage of the carbon dioxide capture process. It relates to a method for removing a large amount of moisture without loss of exhaust gas by supplying it as a purge gas.

일반적으로 발전소나 보일러 등에서 배출되는 연소배가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위하여 흡수공정, 흡착공정 또는 막분리공정을 적용하고 있다. 특히, 막분리공정은 분리막을 사용하여 특정 성분을 선택적으로 투과하여 기체를 분리하는 방법이다. 분리막을 이용한 기체분리는 용해 및 확산 과정을 거쳐 기체를 분리하며 상변화를 동반하지 않아 에너지 소모가 적고, 설치면적이 작아 유지 보수가 용이하다는 장점이 있어 근래에 기체분리 및 정제기술로 주목받고 있다.In general, an absorption process, an adsorption process, or a membrane separation process is applied to capture carbon dioxide from combustion exhaust gas discharged from power plants or boilers. In particular, the membrane separation process is a method of separating a gas by selectively permeating a specific component using a separation membrane. Gas separation using a separation membrane separates gases through dissolution and diffusion processes, and has the advantage of low energy consumption because it does not accompany phase change and easy maintenance due to its small installation area. .

최근에 본 발명자 등은 종래 공급가스로서 일반적인 외부공기를 압축하여 질소농축공기(NEA, nitrogen enriched air)를 제조하는 방법 대신에 공급가스로서 발전소나 보일러 등에서 배출되는 연소배가스를 압축함으로써, 같은 용량의 압축기를 이용하여도 현저하게 향상된 효율로 더 많은 유량의 질소농축공기를 생산할 수 있는 질소농축공기의 제조방법을 개발하여 특허로 등록한바 있다. Recently, the inventors of the present invention have compressed combustion exhaust gas discharged from a power plant or boiler as a supply gas instead of a conventional method of producing nitrogen-enriched air (NEA) by compressing general external air as supply gas, thereby producing the same capacity We have developed and registered a patent for a manufacturing method of nitrogen-enriched air that can produce a higher flow rate of nitrogen-enriched air with significantly improved efficiency even using a compressor.

한편, 흡수공정 또는 흡착공정 대비 경제성을 고려하여 기체분리막 공정을 연소배가스의 이산화탄소 포집공정에 적용하기 위해서는 일부 해결해야 할 문제가 있다. 즉, 배가스는 다량의 수분(노점 기준 80~100℃)을 포함하고 있어 기체의 압축 시 효율이 떨어지고 분리막의 투과도를 떨어뜨리게 된다. 이를 제거하기 위해 보통 압축기 후단에 냉동식 또는 흡착식 제습장치를 사용하는데, 이들은 수분의 제습을 위해 많은 에너지를 소모하며, 특히 흡착식 제습장치는 일반적으로 5~10분 간격으로 흡착탑-재생탑의 교대를 통해 흡착제의 수분을 기화시켜 배출하므로, 이때 배가스가 압축된 흡착탑이 재생될 때 다량의 배가스가 외부로 배출(일반적으로 가열식 제습 유량의 8%, 비가열식 제습 유량의 15% 손실)되면서 압축되었던 배가스의 많은 양이 소실된다.On the other hand, there are some problems to be solved in order to apply the gas separation membrane process to the carbon dioxide capture process of combustion exhaust gas in consideration of economic feasibility compared to the absorption process or the adsorption process. That is, the flue gas contains a large amount of moisture (80 to 100 ° C. based on dew point), which reduces the efficiency when compressing the gas and reduces the permeability of the separation membrane. To remove this, a refrigeration or adsorption type dehumidifier is usually used at the end of the compressor, which consumes a lot of energy to dehumidify moisture. At this time, when the adsorption tower in which the exhaust gas is compressed is regenerated, a large amount of exhaust gas is discharged to the outside (generally 8% of the heating dehumidification flow rate and 15% of the non-heating dehumidification flow rate loss) and the compressed exhaust gas A large amount of is lost.

또한, 통상적인 압축기 후단의 냉동식 또는 흡착식 제습장치 대신에 막제습기를 사용하는 경우에도 종래에는 막제습기 후단의 압축 배가스의 10~20%를 막제습기 내부로 퍼지하므로 압축된 배가스가 사용되면서 배가스 손실 및 이산화탄소의 대기 배출이라는 문제점이 발생한다. In addition, even when a film dehumidifier is used instead of a conventional refrigeration or adsorption dehumidifier at the end of the compressor, 10 to 20% of the compressed exhaust gas at the end of the film dehumidifier is purged inside the film dehumidifier, so the exhaust gas is lost while the compressed exhaust gas is used. and emission of carbon dioxide into the air.

그러므로 본 발명자 등은 상기 문제점을 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 배가스 압축-제습-이산화탄소 포집으로 연계되는 분리막 공정을 구성할 때, 종래 압축기 후단의 냉동식 또는 흡착식 제습장치 대신에 막제습기를 구비하되, 막제습기 후단에서 제습된 기체를 퍼지에 사용하지 않고 이산화탄소 포집을 위한 분리막 공정에서 투과부로 이산화탄소를 농축하며, 배출되는 배제부 기체(retentate)를 외부로 배출하기 전에 제습된 기체를 퍼지하는 방법으로 막제습기와 이산화탄소 포집을 연계하면, 막제습기에서 외부로 배출되는 소실 유량이 없을 뿐만 아니라, 막제습기에 퍼지율 25% 이상으로 다량의 질소 공기를 퍼지함으로써 높은 제습효율(ADP -30℃ 이하)을 얻을 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, as a result of repeated research to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that when configuring a separation membrane process linked to exhaust gas compression-dehumidification-carbon dioxide capture, a membrane dehumidifier is provided instead of a conventional refrigeration or adsorption-type dehumidifier at the rear of the compressor. However, without using the gas dehumidified at the rear of the membrane dehumidifier for purging, carbon dioxide is concentrated in the permeation part in the separation membrane process for capturing carbon dioxide, and the dehumidified gas is purged before discharging retentate to the outside. By linking the film dehumidifier with carbon dioxide capture, not only is there no loss of flow discharged from the film dehumidifier to the outside, but also high dehumidification efficiency (ADP -30℃ or less) by purging a large amount of nitrogen air with a purge rate of 25% or more in the film dehumidifier. The present invention was completed by finding that a can be obtained.

특허문헌 1. 한국등록특허 제10-2235015호Patent Document 1. Korean Patent Registration No. 10-2235015 특허문헌 2. 미국공개특허 US 2005/0235826 A1Patent Document 2. US Patent Publication US 2005/0235826 A1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 압축기 후단의 냉동식 또는 흡착식 제습장치 대신에 막제습기를 구비하되, 막제습기 후단에서 제습된 기체를 퍼지에 사용하지 않고 이산화탄소 포집 공정 후단의 제습공기를 막제습기에 퍼지함으로써, 전력 소모량을 줄임과 동시에 압축된 배가스의 손실량을 최소화하면서 높은 제습효율을 나타낼 수 있는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정을 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a film dehumidifier instead of a conventional refrigeration or adsorption type dehumidifier at the rear of the compressor, but do not use the gas dehumidified at the rear of the film dehumidifier for purge. Carbon dioxide capture process of combustion exhaust gas linked to the dehumidification process by the film dehumidifier, which can show high dehumidification efficiency while reducing power consumption and minimizing the loss of compressed exhaust gas at the same time by purging the dehumidified air at the end of the carbon dioxide capture process with a film dehumidifier. is to provide

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연소배가스를 굴뚝에서 이송한 후, (I) 연소배가스를 압축기로 공급하는 단계; (II) 압축된 연소배가스를 막제습기에 이송하여 제습하는 단계; (III) 제습된 연소배가스를 1단 분리막에 공급하는 단계; (IV) 1단 분리막 배제부의 이산화탄소 제거 가스를 배출함과 더불어 막제습기의 배출부로 퍼지하는 단계; (V) 1단 분리막 투과부를 2단 분리막에 공급하는 단계; (VI) 2단 분리막 투과부에서 이산화탄소를 농축하는 단계; 및 (VII) 2단 분리막 배제부를 연소배가스로 재순환하는 단계;를 포함하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정을 제공한다.The present invention for achieving the above object is to transfer the combustion exhaust gas from the chimney, (I) supplying the combustion exhaust gas to the compressor; (II) dehumidifying the compressed flue gas by transferring it to a membrane dehumidifier; (III) supplying the dehumidified flue gas to the first-stage separation membrane; (IV) discharging the carbon dioxide removal gas from the first-stage separation membrane exclusion unit and purging it to the discharge unit of the membrane dehumidifier; (V) supplying the first-stage separation membrane transmission portion to the second-stage separation membrane; (VI) concentrating carbon dioxide in the two-stage membrane permeation section; and (VII) recirculating the two-stage separation membrane exclusion unit into combustion exhaust gas.

상기 2단 분리막 투과부를 3단 이상의 분리막에 공급하여 다단 분리막 공정으로 더욱 수행되는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that the two-stage separation membrane permeation portion is further performed as a multi-stage separation membrane process by supplying the three or more separation membranes.

상기 분리막의 소재는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리벤즈이미다졸로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다. The material of the separator is composed of polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polycarbonate, polyacrylonitrile, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, polybenzoxazole and polybenzimidazole. It is characterized in that any one selected from the group or a mixture thereof.

상기 분리막은 평막, 나권형막 또는 중공사막인 것을 특징으로 한다.The separation membrane is characterized in that a flat membrane, a spiral wound membrane or a hollow fiber membrane.

상기 나권형막 또는 중공사막은 표면이 폴리디메틸실록산, 폴리(에테르-co-아미드) 블록공중합체, 또는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로 코팅된 것을 특징으로 한다.The surface of the spiral wound membrane or hollow fiber membrane is coated with polydimethylsiloxane, poly(ether-co-amide) block copolymer, or organopolysiloxane copolymer grafted with repeating units including polyethylene glycol or polyethylene/propylene glycol. characterized by

상기 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 3-아미노프로필 에테르 또는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) [3-(트리메틸암모니오)프로필 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.The organopolysiloxane copolymer grafted with repeating units including polyethylene glycol or polyethylene/propylene glycol is poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-grafted-poly(ethylene glycol) methyl ether , poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene/propylene glycol) methyl ether, poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]- Graft-poly(ethylene glycol), poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene/propylene glycol), poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxy Roxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene glycol) 3-aminopropyl ether or poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene glycol) [3-( It is characterized in that any one selected from the group consisting of trimethylammonio) propyl chloride or a mixture thereof.

본 발명의 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정에 따르면, 종래 압축기 후단의 냉동식 또는 흡착식 제습장치 대신에 막제습기를 구비하되, 막제습기 후단에서 제습된 기체를 퍼지에 사용하지 않고 이산화탄소 포집 공정 후단의 제습공기를 막제습기에 퍼지함으로써, 전력 소모량을 줄임과 동시에 압축된 배가스의 손실량을 최소화하면서 높은 제습효율을 나타낼 수 있다.According to the process of capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas linked to the dehumidification process by the film dehumidifier of the present invention, a film dehumidifier is provided instead of a conventional refrigerating or adsorption type dehumidifier at the rear of the compressor, but the gas dehumidified at the rear of the film dehumidifier is used for purge. By purging the dehumidified air at the end of the carbon dioxide capture process through the membrane dehumidifier without removing the carbon dioxide, high dehumidification efficiency can be achieved while reducing power consumption and minimizing loss of compressed exhaust gas.

도 1은 종래 압축기 후단에 구비된 흡착식 제습장치를 사용하는 2단 분리막공정에 의하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정도.
도 2는 종래 압축기 후단에 구비된 흡착식 제습장치 대신에 통상의 막제습기를 사용하는 2단 분리막공정에 의하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 2단 분리막공정을 이용하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정도.1 is a process diagram of collecting carbon dioxide from combustion exhaust gas by a two-stage membrane process using an adsorption-type dehumidifying device provided at the rear of a conventional compressor.
2 is a process diagram of capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas by a two-stage separation membrane process using a conventional membrane dehumidifier instead of an adsorption dehumidifier provided at the rear end of a conventional compressor.
3 is a process diagram of capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas using a two-stage separation membrane process in which a dehumidification process by a membrane dehumidifier is linked according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따라 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 2단 분리막공정을 이용하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정에 관하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas using a two-stage membrane process linked to a dehumidification process by a membrane dehumidifier according to the present invention will be described in detail with accompanying drawings.

본 발명에서는 연소배가스를 굴뚝에서 이송한 후, (I) 연소배가스를 압축기로 공급하는 단계; (II) 압축된 연소배가스를 막제습기에 이송하여 제습하는 단계; (III) 제습된 연소배가스를 1단 분리막에 공급하는 단계; (IV) 1단 분리막 배제부의 이산화탄소 제거 가스를 배출함과 더불어 막제습기의 배출부로 퍼지하는 단계; (V) 1단 분리막 투과부를 2단 분리막에 공급하는 단계; (VI) 2단 분리막 투과부에서 이산화탄소를 농축하는 단계; 및 (VII) 2단 분리막 배제부를 연소배가스로 재순환하는 단계;를 포함하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정을 제공한다.In the present invention, after transferring the flue gas from the chimney, (I) supplying the flue gas to the compressor; (II) dehumidifying the compressed flue gas by transferring it to a membrane dehumidifier; (III) supplying the dehumidified flue gas to the first-stage separation membrane; (IV) discharging the carbon dioxide removal gas from the first-stage separation membrane exclusion unit and purging it to the discharge unit of the membrane dehumidifier; (V) supplying the first-stage separation membrane transmission portion to the second-stage separation membrane; (VI) concentrating carbon dioxide in the two-stage membrane permeation section; and (VII) recirculating the two-stage separation membrane exclusion unit into combustion exhaust gas.

먼저, 도 1에는 종래 압축기 후단에 구비된 흡착식 제습장치를 사용하는 2단 분리막공정에 의하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정도를 나타내었다.First, FIG. 1 shows a process diagram of collecting carbon dioxide from combustion exhaust gas by a two-stage membrane process using an adsorption-type dehumidifying device provided at the rear end of a conventional compressor.

발전소나 보일러 등에서 배출되는 연소배가스를 굴뚝에서 이송한 후, 공급라인(1)을 통하여 연소배가스를 압축기(2)에 공급한다. 이어서, 압축된 연소배가스를 압축기(2) 후단의 공급라인(3)을 통하여 흡착식 제습장치(4)에서 제습함으로써 배출라인(5)을 통하여 수분을 제거한다. 제습된 연소배가스를 공급라인(10)을 통하여 1단 분리막(11)에 공급하고, 1단 분리막 배제부의 이산화탄소 제거 가스를 배출라인(12)을 통하여 배출한다. 다음으로, 1단 분리막 투과부를 2단 분리막(13)에 공급하고, 2단 분리막(13) 투과부에서는 이산화탄소를 농축하며, 2단 분리막(13) 배제부를 연소배가스로 재순환하는 공정에 따라 연소배가스로부터 이산화탄소를 포집한다.After the combustion exhaust gas discharged from the power plant or boiler is transferred from the chimney, the combustion exhaust gas is supplied to the compressor 2 through the supply line 1. Subsequently, moisture is removed through the discharge line 5 by dehumidifying the compressed combustion exhaust gas in the adsorption dehumidifier 4 through the supply line 3 at the rear end of the compressor 2. The dehumidified flue gas is supplied to the first stage separation membrane 11 through the supply line 10, and the carbon dioxide removal gas from the first stage separation membrane exclusion unit is discharged through the discharge line 12. Next, the first-stage separation membrane permeation portion is supplied to the second-stage separation membrane 13, carbon dioxide is concentrated in the second-stage separation membrane 13 permeation portion, and the second-stage separation membrane 13 is recycled from the combustion exhaust gas according to the process of recycling the exclusion portion to the combustion exhaust gas. captures carbon dioxide

그러나 상기 압축기 후단에 구비된 흡착식 제습장치를 사용하는 2단 분리막공정에 의하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정에서는 수분의 제습을 위해 많은 에너지를 소모하며 압축되었던 배가스의 많은 양이 소실되는 문제점이 있다.However, in the process of collecting carbon dioxide from combustion exhaust gas by a two-stage membrane process using an adsorption dehumidifier provided at the rear of the compressor, a large amount of compressed exhaust gas is lost while consuming a lot of energy for dehumidifying moisture. .

또한, 도 2에는 종래 압축기 후단에 구비된 흡착식 제습장치 대신에 통상의 막제습기를 사용하는 2단 분리막공정에 의하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정도를 나타내었다.In addition, FIG. 2 shows a process diagram of capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas by a two-stage separation membrane process using a conventional membrane dehumidifier instead of an adsorption dehumidifier provided at the rear of a conventional compressor.

발전소나 보일러 등에서 배출되는 연소배가스를 굴뚝에서 이송한 후, 공급라인(1)을 통하여 연소배가스를 압축기(2)에 공급한다. 이어서, 압축된 연소배가스를 압축기(2) 후단의 공급라인(3)을 통하여 막제습기(7)에서 제습함으로써 배출라인(6)을 통하여 수분을 제거하고, 일부 건조 배가스를 막제습기 배출부로 퍼지한다. 제습된 연소배가스가 이송라인(8)을 통하여 2개의 분리된 기체 스트림으로 분획되되, 하나의 스트림은 배출라인(9)을 통하여 청정하면서 건조한 공기 생산 스트림으로서 시스템에서 제거되며, 다른 하나의 스트림은 공급라인(10)을 통하여 1단 분리막(11)에 공급된다. 그리고 1단 분리막 배제부의 이산화탄소 제거 가스는 배출라인(12)을 통하여 배출된다. 다음으로, 1단 분리막 투과부를 2단 분리막(13)에 공급하고, 2단 분리막(13) 투과부에서는 이산화탄소를 농축하며, 2단 분리막(13) 배제부를 연소배가스로 재순환하는 공정에 따라 연소배가스로부터 이산화탄소를 포집한다.After the combustion exhaust gas discharged from the power plant or boiler is transferred from the chimney, the combustion exhaust gas is supplied to the compressor 2 through the supply line 1. Next, the compressed combustion exhaust gas is dehumidified in the film dehumidifier 7 through the supply line 3 at the rear end of the compressor 2 to remove moisture through the discharge line 6, and some of the dried exhaust gas is purged to the film dehumidifier outlet. . The dehumidified flue gas is split into two separate gas streams via transfer line (8), one stream being removed from the system as a clean dry air product stream via discharge line (9) and the other stream being It is supplied to the first-stage separation membrane 11 through the supply line 10 . And the carbon dioxide removal gas of the first-stage separation membrane exclusion unit is discharged through the discharge line 12 . Next, the first-stage separation membrane permeation portion is supplied to the second-stage separation membrane 13, carbon dioxide is concentrated in the second-stage separation membrane 13 permeation portion, and the second-stage separation membrane 13 is recycled from the combustion exhaust gas according to the process of recycling the exclusion portion to the combustion exhaust gas. captures carbon dioxide

그러나 상기 통상의 막제습기를 사용하는 2단 분리막공정에 의하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정에서는 막제습기 후단의 10~20% 제습가스를 막의 투과부로 퍼지(10% 퍼지 시 대기압 노점 ADP 0℃, 13% 퍼지 시 ADP -15℃, 20% 퍼지 시 ADP -20℃)해야 제습성능이 계속 유지되기 때문에 흡착식 제습장치를 사용하는 경우와 마찬가지로 압축된 배가스의 유량이 크게 손실되는 문제점이 여전히 발생한다.However, in the process of capturing carbon dioxide from flue gas by the two-stage separation membrane process using the conventional membrane dehumidifier, 10-20% of the dehumidified gas at the rear of the membrane dehumidifier is purged through the permeable part of the membrane (atmospheric pressure dew point ADP 0 ° C. at 10% purge, Since the dehumidification performance is maintained only when 13% purging requires ADP -15℃ and 20% purging, ADP -20℃), the problem of large loss of the flow rate of the compressed flue gas still occurs, as in the case of using an adsorption type dehumidifier.

한편, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따라 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 2단 분리막공정을 이용하여 연소배가스의 이산화탄소를 포집하는 공정도를 나타내었다.Meanwhile, FIG. 3 shows a process diagram of capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas using a two-stage separation membrane process linked to a dehumidification process by a membrane dehumidifier according to an embodiment of the present invention.

발전소나 보일러 등에서 배출되는 연소배가스를 굴뚝에서 이송한 후, 공급라인(1)을 통하여 연소배가스를 압축기(2)에 공급한다. 이어서, 압축된 연소배가스를 압축기(2) 후단의 공급라인(3)을 통하여 막제습기(7)에서 제습함으로써 배출라인(6)을 통하여 수분을 제거한다. 제습된 연소배가스가 이송라인(8)을 통하여 2개의 분리된 기체 스트림으로 분획되되, 하나의 스트림은 배출라인(9)을 통하여 청정하면서 건조한 공기 생산 스트림으로서 시스템에서 제거되며, 다른 하나의 스트림은 공급라인(10)을 통하여 1단 분리막(11)에 공급된다. 그리고 1단 분리막(11) 배제부의 이산화탄소 제거 가스는 배출라인(12)을 통하여 배출됨과 더불어 막제습기의 배출부로 퍼지하는바, 이러한 공정 단계가 본 발명의 핵심적인 기술적 특징이라 할 수 있다. 다음으로, 1단 분리막 투과부를 2단 분리막(13)에 공급하고, 2단 분리막(13) 투과부에서는 이산화탄소를 농축하며, 2단 분리막(13) 배제부를 연소배가스로 재순환하는 공정에 따라 연소배가스로부터 이산화탄소를 포집한다.After the combustion exhaust gas discharged from the power plant or boiler is transferred from the chimney, the combustion exhaust gas is supplied to the compressor 2 through the supply line 1. Subsequently, moisture is removed through the discharge line 6 by dehumidifying the compressed combustion exhaust gas in the film dehumidifier 7 through the supply line 3 at the rear end of the compressor 2. The dehumidified flue gas is split into two separate gas streams via transfer line (8), one stream being removed from the system as a clean dry air product stream via discharge line (9) and the other stream being It is supplied to the first-stage separation membrane 11 through the supply line 10 . In addition, the carbon dioxide removal gas from the exclusion part of the first-stage separation membrane 11 is discharged through the discharge line 12 and purged to the discharge part of the membrane dehumidifier, and this process step can be regarded as a key technical feature of the present invention. Next, the first-stage separation membrane permeation portion is supplied to the second-stage separation membrane 13, carbon dioxide is concentrated in the second-stage separation membrane 13 permeation portion, and the second-stage separation membrane 13 is removed from the combustion exhaust gas according to a process of recycling the exhaust gas. captures carbon dioxide

본 발명에서는 상기 1단 분리막(11) 배제부의 이산화탄소 제거 가스를 배출함과 더불어 막제습기의 배출부로 퍼지하는 단계의 공정을 구성함으로써, 전력 소모량을 줄임과 동시에 압축된 배가스의 손실량을 최소화하면서 높은 제습효율을 나타낼 수 있다.In the present invention, by constituting a process of discharging carbon dioxide removal gas from the exclusion part of the first-stage separation membrane 11 and purging it to the discharge part of the membrane dehumidifier, power consumption is reduced and at the same time, while minimizing loss of compressed exhaust gas, high dehumidification is performed. efficiency can be shown.

또한, 본 발명에서는 상기 2단 분리막(13) 투과부를 3단 이상의 분리막에 공급하여 다단 분리막 공정으로 더욱 수행함으로써 훨씬 높은 회수율의 이산화탄소 농축 공기를 생산할 수도 있다.In addition, in the present invention, by supplying the permeate portion of the two-stage separation membrane 13 to three or more separation membranes and further performing the multi-stage separation membrane process, carbon dioxide enriched air with a much higher recovery rate may be produced.

아울러 본 발명에 따른 다단 막분리공정에서 사용되는 분리막의 소재로서는 유리상 고분자를 사용하는바, 상기 분리막의 소재는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리벤즈이미다졸로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일반적으로 기체를 분리하는 경우에는 투과도는 낮지만 상대적으로 높은 선택도를 기대할 수 있다는 점에서 고분자 사슬간의 인력이 높은 유리상의 고분자를 기재로 이용한다.In addition, a glass polymer is used as the material of the separator used in the multi-stage membrane separation process according to the present invention, and the material of the separator is polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polycarbonate, polyacrylic. It may be any one selected from the group consisting of ronitrile, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, polybenzoxazole, and polybenzimidazole, or a mixture thereof. In general, in the case of gas separation, a glass-like polymer having high attraction between polymer chains is used as a substrate in that the permeability is low but relatively high selectivity can be expected.

또한, 상기 분리막은 그 형태에 제한이 없으며, 평막일 수도 있고 나권형막일 수도 있으며 중공사막일 수도 있는바, 중공사막이 더욱 바람직하다.In addition, the separation membrane is not limited in its shape, and may be a flat membrane, a spiral wound membrane, or a hollow fiber membrane, and a hollow fiber membrane is more preferable.

상기 나권형막 또는 중공사막을 사용하는 경우에는 막의 표면이 폴리디메틸실록산, 폴리(에테르-co-아미드) 블록공중합체, 또는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로 코팅된 것일 수 있다. 특히, 상기 폴리(에테르-co-아미드) 블록공중합체는 반복단위 내에 연질의(soft) 폴리에테르 블록 및 경질의(rigid) 폴리아미드 블록을 갖는 것으로서, 상용화된 PEBAX?? 1657, 1074, 2533, 3533 등의 것을 바람직하게 사용할 수 있다. When the spiral wound membrane or hollow fiber membrane is used, the surface of the membrane is polydimethylsiloxane, poly(ether-co-amide) block copolymer, or organopolysiloxane grafted with repeating units including polyethylene glycol or polyethylene/propylene glycol. It may be coated with a copolymer. In particular, the poly(ether-co-amide) block copolymer has a soft polyether block and a rigid polyamide block in the repeating unit, and commercialized PEBAX ?? 1657, 1074, 2533, 3533 etc. can be used suitably.

이때, 상기 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로서는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 3-아미노프로필 에테르 또는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) [3-(트리메틸암모니오)프로필 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용한다.At this time, as the organopolysiloxane copolymer grafted with repeating units including polyethylene glycol or polyethylene/propylene glycol, poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-grafted-poly(ethylene glycol) Methyl ether, poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene/propylene glycol) methyl ether, poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane ]-graft-poly(ethylene glycol), poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene/propylene glycol), poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3 -hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene glycol) 3-aminopropyl ether or poly[dimethylsiloxane-co-methyl(3-hydroxypropyl)siloxane]-graft-poly(ethylene glycol) [3 Any one selected from the group consisting of -(trimethylammonio)propyl chloride or a mixture thereof is used.

또한, 상기 중공사막이 집적된 중공사막 모듈은, 막 모듈의 하우징 내에 1,000~300,000 가닥의 중공사 다발이 삽입되고, 막 모듈의 양 말단은 포팅제에 의해 차단된다. 상기 막 모듈의 하우징은 알루미늄, 탄소강, 스테인레스 또는 내열성 플라스틱 소재로 제작한다.Further, in the hollow fiber membrane module in which the hollow fiber membranes are integrated, a hollow fiber bundle of 1,000 to 300,000 strands is inserted into a housing of the membrane module, and both ends of the membrane module are blocked by a potting material. The housing of the membrane module is made of aluminum, carbon steel, stainless or heat-resistant plastic.

하기 표 1에는 상술한 바와 같은 도 1(비교예 1), 도 2(비교예 2) 및 도 3(실시예)에 따른 이산화탄소 포집공정을 실제 수행한 결과로서 연소배가스의 제습방식에 따른 퍼지율과 제습기체 수분량을 나타내었다.Table 1 below shows the purge rate according to the dehumidification method of combustion exhaust gas as a result of actually performing the carbon dioxide capture process according to FIGS. and the moisture content of the dehumidifying gas.

이산화탄소 포집공정Carbon dioxide capture process 제습 방식dehumidification method 퍼지율1) Purge rate 1) 제습 기체 수분량2) Moisture content of dehumidifying gas 2) 실시예Example 막제습(질소 퍼지)Film dehumidification (nitrogen purge) 25% 이상25% or more -30℃ 이하Below -30℃ 비교예 1Comparative Example 1 흡착식(연소배가스)Adsorption type (combustion exhaust gas) 15%15% -20℃-20℃ 비교예 2Comparative Example 2 막제습(연소배가스 퍼지)Film dehumidification (combustion exhaust gas purging) 13%~20%13% to 20% -15~-20℃-15~-20℃

1) 제습 배출량/공급유량1) Dehumidification amount/supply flow rate

2) 대기압 노점(ADP)2) Atmospheric Pressure Dew Point (ADP)

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정은 비교예 1, 2에 따른 종래 연소배가스의 이산화탄소 포집공정에 비하여 퍼지 가스가 상이하고, 그 퍼지 가스로서 질소 퍼지율이 25% 이상으로 매우 높기 때문에 제습효율(ADP -30℃ 이하)이 현저히 우수함을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, the carbon dioxide capture process of flue gas linked to the dehumidification process by the film dehumidifier according to the embodiment of the present invention has a purge gas compared to the conventional carbon dioxide capture process of flue gas according to Comparative Examples 1 and 2. It can be confirmed that the dehumidification efficiency (ADP -30 ℃ or less) is remarkably excellent because the purge gas is different and the nitrogen purge rate as the purge gas is very high at 25% or more.

그러므로 본 발명의 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정에 따르면, 종래 압축기 후단의 냉동식 또는 흡착식 제습장치 대신에 막제습기를 구비하되, 막제습기 후단에서 제습된 기체를 퍼지에 사용하지 않고 이산화탄소 포집 공정 후단의 제습공기를 막제습기에 퍼지함으로써, 전력 소모량을 줄임과 동시에 압축된 배가스의 손실량을 최소화하면서 높은 제습효율을 나타낼 수 있다.Therefore, according to the carbon dioxide capture process of combustion exhaust gas linked to the dehumidification process by the film dehumidifier of the present invention, a film dehumidifier is provided instead of the conventional refrigeration or adsorption type dehumidifier at the rear end of the compressor, but the gas dehumidified at the rear end of the film dehumidifier is purged. By purging the dehumidified air at the end of the carbon dioxide capture process through the membrane dehumidifier without using it, it is possible to show high dehumidification efficiency while reducing power consumption and minimizing loss of compressed exhaust gas at the same time.

1: 연소배가스 공급라인 2: 압축기
3: 압축된 연소배가스 공급라인 4: 흡착식 제습장치
5, 6, 9, 12: 배출라인 7: 막제습기
8: 제습된 연소배가스 이송라인 10: 제습된 연소배가스 공급라인
11: 1단 분리막 13: 2단 분리막1: combustion exhaust gas supply line 2: compressor
3: Compressed flue gas supply line 4: Adsorption dehumidifier
5, 6, 9, 12: discharge line 7: film dehumidifier
8: dehumidified combustion exhaust gas transfer line 10: dehumidified combustion exhaust gas supply line
11: 1-stage separator 13: 2-stage separator

Claims (6)

(I) 연소배가스를 압축기로 공급하는 단계;
(II) 압축된 연소배가스를 막제습기에 이송하여 제습하는 단계;
(III) 제습된 연소배가스를 1단 분리막에 공급하는 단계;
(IV) 1단 분리막 배제부의 이산화탄소 제거 가스를 배출함과 더불어 막제습기의 배출부로 퍼지하는 단계;
(V) 1단 분리막 투과부를 2단 분리막에 공급하는 단계;
(VI) 2단 분리막 투과부에서 이산화탄소를 농축하는 단계; 및
(VII) 2단 분리막 배제부를 연소배가스로 재순환하는 단계;를 포함하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정으로서,
상기 분리막은 나권형막 또는 중공사막이며,
상기 나권형막 또는 중공사막은 표면이 폴리디메틸실록산 또는 폴리(에테르-co-아미드) 블록공중합체로 코팅된 것을 특징으로 하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정.(I) supplying flue gas to a compressor;
(II) dehumidifying the compressed flue gas by transferring it to a membrane dehumidifier;
(III) supplying the dehumidified flue gas to the first-stage separation membrane;
(IV) discharging the carbon dioxide removal gas from the first-stage separation membrane exclusion unit and purging it to the discharge unit of the membrane dehumidifier;
(V) supplying the first-stage separation membrane transmission portion to the second-stage separation membrane;
(VI) concentrating carbon dioxide in the two-stage membrane permeation section; and
(VII) recirculating the two-stage separation membrane exclusion unit into combustion exhaust gas;
The separation membrane is a spiral wound membrane or a hollow fiber membrane,
The spiral wound membrane or hollow fiber membrane is a carbon dioxide capture process of combustion exhaust gas linked to a dehumidification process by a film dehumidifier, characterized in that the surface is coated with polydimethylsiloxane or poly (ether-co-amide) block copolymer. 제1항에 있어서, 상기 2단 분리막 투과부를 3단 이상의 분리막에 공급하여 다단 분리막 공정으로 더욱 수행되는 것을 특징으로 하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정.The process of claim 1, wherein the two-stage separation membrane transmission part is supplied to three or more separation membranes to be further performed as a multi-stage separation membrane process. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리막의 소재는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리벤즈이미다졸로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 막제습기에 의한 제습과정이 연계된 연소배가스의 이산화탄소 포집공정.The method of claim 1 or 2, wherein the material of the separator is polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polycarbonate, polyacrylonitrile, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, poly A process for capturing carbon dioxide from combustion exhaust gas linked to a dehumidifying process by a membrane dehumidifier, characterized in that it is any one selected from the group consisting of benzoxazole and polybenzimidazole or a mixture thereof. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020210083594A 2021-06-28 2021-06-28 Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer KR102525458B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2021/008108 WO2023277203A1 (en) 2021-06-28 2021-06-28 Carbon dioxide capture process for combustion exhaust gas linked to dehumidification process by membrane dehumidifier
KR1020210083594A KR102525458B1 (en) 2021-06-28 2021-06-28 Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210083594A KR102525458B1 (en) 2021-06-28 2021-06-28 Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230001097A KR20230001097A (en) 2023-01-04
KR102525458B1 true KR102525458B1 (en) 2023-04-26

Family

ID=84692828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210083594A KR102525458B1 (en) 2021-06-28 2021-06-28 Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102525458B1 (en)
WO (1) WO2023277203A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050235826A1 (en) 2004-04-27 2005-10-27 Generon Igs, Inc. Air separation system using dehydration membrane for pretreatment of compressed air
US20140174290A1 (en) 2011-05-09 2014-06-26 Jx Nippon Oil & Energy Corporation Zeolite membrane separation and recovery system for co2

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101458677B1 (en) * 2011-11-30 2014-11-05 롯데케미칼 주식회사 Method for capturing and converting carbon dioxide from exhaust gas and apparatus for capturing and converting carbon dioxide from exhaust gas
KR20160033092A (en) * 2016-03-14 2016-03-25 (주)에어레인 Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same
KR101986776B1 (en) * 2016-04-07 2019-06-07 (주)에어레인 Method for purification of biogas using adsorption-membrane combined process
WO2020218653A1 (en) 2019-04-26 2020-10-29 (주)에어레인 Method for producing nitrogen-enriched air by using exhaust flue gas

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050235826A1 (en) 2004-04-27 2005-10-27 Generon Igs, Inc. Air separation system using dehydration membrane for pretreatment of compressed air
US20140174290A1 (en) 2011-05-09 2014-06-26 Jx Nippon Oil & Energy Corporation Zeolite membrane separation and recovery system for co2

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023277203A1 (en) 2023-01-05
KR20230001097A (en) 2023-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0411254B1 (en) Production of dry, high purity nitrogen
KR960004608B1 (en) Hybrid prepurifier for cryogenic air separation plants
KR950006633B1 (en) Improved process and system for the production of dry, high purity nitrogen
EP0537599B1 (en) Membrane gas separation
US20050235826A1 (en) Air separation system using dehydration membrane for pretreatment of compressed air
US8409324B1 (en) Sweep gas for membrane-based dehydration modules
JP2006507385A (en) Membrane separation process
JPH05269333A (en) Multistage cascade-sweep process for membrane gas separation
JPH05269334A (en) Membrane air drying and separation operation
EP1745834A1 (en) Air dehydration membrane
WO2011136002A1 (en) Method for operating gas separation device
CN114904372A (en) Energy-saving carbon dioxide capture system and method thereof
CN112755719A (en) Efficient organic waste gas recovery device and process
KR102235015B1 (en) Method for producing nitrogen-enriched air using flue gas
KR102525458B1 (en) Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer
JP2014004521A (en) High-pressure dry gas producing system
CN111921332B (en) Adsorption device and adsorption method
JPH0857243A (en) Separation of gas by partial purging for preliminary or after purification
WO2022014762A1 (en) Multi-stage membrane separation process for simultaneously performing carbon dioxide capture and nitrogen concentration of combustion flue gas
JP2898741B2 (en) Treatment method of exhaust gas containing organic vapor
KR20230054700A (en) Membrane process for hydrogen recovery from sulfur recovery trail gas stream in sulfur recovery unit and process for more environmentally friendly vending gas
JP4529285B2 (en) Gas separation membrane device and operation stop method
JPH01143626A (en) Method for dehumidifying gas
EP1506807A2 (en) Air dehydration membrane
CN215692905U (en) Efficient organic waste gas recovery device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right