KR19980028707A - 연소배가스로부터 이산화탄소 회수용 2단식 흡착분리공정과 그 운전방법 - Google Patents

Abstract

석탄이나 석유 등 화석 연료를 사용하는 발전소 등의 연소배가스로부터 고순도 이산화탄소를 분리 회수하기 위하여 세정 가스 및 재생 가스 열 교환기, 냉각 및 재전을 위한 살수제진탑, 2탑식제습장치, 3탑식 1단흡착분리장치, 3탑식 2단흡착분리장치 또는 2탑식 2단 흡착분리장치, 송풍기와 진공펌프로 구성된 흡착분리공정을 사용하며, 공급되는 연소배가스와 2단 흡착탑의 세정 가스, 제습장치의 재생공정에 공급되는 재생가스를 열교환시켜 연소배가스는 냉각시키며 세정가스와 재생가스는 가열하여 2단 흡착탑의 재생효과를 증진시키고, 2단흡착탑배가스를 1단흡착탑으로 보내어 2단 흡착탑배가스에 포함된 이산화탄소를 회수하여 공정의 회수율을 높이고 분리회수 동력소비를 최소화하는 이산화탄소 분리회수용 2단식흡착분리공정과 그 운

Description

연소배가스로부터 이산화탄소 회수용 2단식흡착분리공정과 그 운전방법

본 발명은 화석연료의 연소시 배출되는 연소배가스로부터 이산화탄소를 고순도로 분리 회수하기 위하여 세정가스와 재생가스 가열용 열교환기, 살수제진탑, 활성알루미나로 충진된 2탑식 제습장치, 합성제올라이트로 충진된 3탑식 1단흡착분리장치, 합성제올라이트로 충진된 2탑식 또는 3탑식 2단흡착분리장치, 그리고 송풍기와 진공펌프로 이루어진 이산화탄소흡착분리공정과 그 운전방법에 관한것이다.공급할 경우에는 사전에 수분이 충분히 제거된 건조배가스를 공급하여야 주흡착분리장치에 충진된 합성제올라이트의 흡착성능의 감소를 방지할 수 있다.손실이 발생되어 분리공정의 효율이 낮아진다. 이러한 손실을 줄이기 위하여 2단식흡착장치의 흡

본 발명의 목적은 합성제올라이트를 흡착제로 사용하여 수분이 다량 함유된 연소배가스에서 고순도 이산화탄소를 제조하는 경우에는 전처리 제습장치를 이산화탄소의 흡착분리장치와 연계시켜 전처리 제습탑의 제습효율을 높임으로써 수분오염에 의한 흡착분리장치의 생산성의 감소를 방지 하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1 은 연소배가스로부터 이산화탄소 회수용 1단 3탑, 2단 3탑으로 구성된 2단식흡착분리공정도(I)

도 1 및 도 2 에 명시된 열병합발전소 또는 화력발전소에서 벙커시유또는 COM(석탄오일혼합물)을 연소하였을 때 배출되는 연소배가스로부터 고순도 이산화탄소를 회수하기 위한 2단식흡착식분리공정(I)의 상세한 특징과 운전방법은 아래와 같다.³합성제올라이트로 충진된 3탑식 1단흡착분리장치는 역축압공정, 축압공정, 흡착공정, 회수공정, 탈착공정 및 저압세정탈착공정으로 구성되는 일주기운전을 밞는다. 역축압공정은 1 단흡착분리장치의 회수공정이 진행되고 있는 흡착탑(24c)의 출구에서 배출되는 가스를 일주기 공정 중에서 최저압력(100∼250mmHg)에 놓인 흡착탑(24a)의 후미에 공급하여서 이산화탄소의 농도전선(adsorption front)을 원료가스가 공급되는 방향으로 밀어낸다. 역축장치의 탈착용 진공펌프(31)를 가동하여 탑압력을 약 100∼250mmHg까지 떨어뜨려서 흡착탑을 탈착하고 이때 얻어지는 탈착가스는 자동밸브(7b)를 경유하여 저장조(27)로 보내어지고 2단흡착분리장치의 원료가스로 사용된다. 탈착공정 다음에는 저압세정탈착이 이루어지는데, 흡착공정이 진행되는 흡착탑(24a)의 출구에서 배출되는 배가스의 일부를 수동밸브(18)와 자동밸브(10b)를 경유해서 공급된다. 이로써 탑후미에 흡착된 이산화탄소의 탈착을 증가시키고 탈착된 가스는 자동밸브(7b)를 경유하여 저장조(27)에 보내어 2단흡착분리장치의 원료가스로 공급된다.이산화탄소의 일부(54)를 자동밸브(12c)를 경유하여 흡착공정이 완료된 흡착탑(25c)에 공급함으로써 이루어진다. 세정공정의 배가스 중 이산화탄소의 조성은 운전조건에 따라서 약 25vo1.%에서 99vo1.%까지 변하는데, 이를 회수하기 위해서 흡착공정 배가스(56)와 혼합하여 1단흡착분리장치의 회수공정이 진행되는 흡착탑으로 공급한다. 탈착공정은 진공펌프(32)로 흡착탑을 약 50∼70mmHg까지 감압하여 자동밸브(l2b)를 통해서 고순도 이산화탄소를축압가스유속을 거의 일정하게 유지시키기 위해서 수동밸브(17a)를 적절하게 조절한다. 흡착공정에서는 원료가스(53)를 자동밸브(17, 1la)를 경유하여 800∼880mmHg 근처의 일정한 압력에서 흡착탑(25a)에 공급하여 이산화탄소와 산소/질소를 선택분리한다. 흡착공정의 배

실시예 1연속운전시 1단흡착탑에서 흡착공정, 회수공정동안 흡착탑의 압력은 820∼830mmHg, 저압세정탈착공정의 최종압력은 110mmHg이었다. 2단흡착분리장치에서는 흡착공정은 800 mmHg, 세정공정은 790mmHg의 압력에서 운전되었고, 탈착공정의 최종압력은 65mmHg이었다.

실시예 2저압세정탈착공정의 최종압력은 150 mmHg, 탈착공정의 최종압력은 30 mmHg이었다. 2단흡착분리장치에서는 흡착공정은 790∼800 mmHg, 세정공정은 780 mmHg의 압력에서 운전되었고, 탈착공정의 최종압력은 55mmHg에서 운전되었다. 2단흡착분리장치의 흡착탑수가 2개일 때 공정의 효율은 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다. 도 12에서 제품이산화탄소의 순도가

본 발명공정의 실시예 1과 실시예 2에서 2단흡착공정에서 배출되는 배가스 전량을 1단흡착탑의 회수공정이 진행되는 탑에 공급하는 흡착식분리장치를 구성하여서 운전을 하였을 때 순도가 98.79 vo1.%인 제품 이산화탄소를 생산하는데 회수율은 92.4%이다. 2탑식 2단흡착분리장치(실시예 2)를 보일러에서 배출되는 연소배가스에 적용하여 순도 95.56∼99.22 vol.%일 제품 이산화탄소를 얻을 수 있고, 단위 흡착제 무게당 생산성이 0.506∼0.517

Claims (5)

1. 이산화탄소의 조성이 8∼15 vo1.%인 열병합발전소 도는 화력발전소의 연소배가스로부터 순도 95vo1.% 이상의 이산화탄소를 회수하기 위하여 세정가스와 재생가스 가열용 열교환기, 살수 제진탑, 2탑식제습장치, 3탑식 1단흡착분리장치, 2탑식 2단흡착분리장치 및 송풍기와 진공펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 연소배가스로부터 이산화탄소회수용 2단식흡착분리공정
2. 이산화탄소의 조성이 8∼15 vo1.%인 열병합발전소 또는 화력발전소의 연소배가스로부터 순도 95vol.% 이상의 이산화탄소를 회수하기 위하여, 세정 가스와 재생가스 가열용 열교환기, 살수 제진탑, 2탑식제습장치, 3탑식1단흡착분리장치, 3탑식 2단흡착분리장치로 구성된 2 단식흡착분리공정의 2단흡착분리장치의 흡착공정과 세정공정배가스를 1단흡착분리장치의 흡착공정이 완료된 흡착탑에 공급하여 이산화탄소의 회수율과 생산성을 개선하고,
3. 제 2 항에 있어서, 상기 2단흡착분리장치의 흡착공정과 세정공정에서 배출되는 배가스 전량을 1단흡착분리장치의 흡착공정이 완료된 흡착탑에 공급하여 이산화탄소의 회수율과 생산성을 개선하는 것을 특징으로 하는 2단식 이산화탄소 흡착분리방법
4. 제 2 항에 있어서, 상기 살수 제진탑에 온도 55∼300℃의 연소 배가스를 공급하기 전에, 2
5. 제 2 항에 있어서, 상기 살수 제진탑에 온도 55∼300℃의 연소 배가스를 공급하기 전에, 2단흡착분리장치의 세정 가스와 열교환을 시켜 세정가스를 가열시키는 방법.