KR20050095887A - 이산화탄소의 분리 회수 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

제철소에서 발생되는 부생 가스 등으로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, 상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 한다.

Description

이산화탄소의 분리 회수 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING AND RECOVERING CARBON DIOXIDE}

본 발명은 이산화탄소(이하, 단순히 CO₂라고도 약기함)를 분리 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 화학 흡수법을 이용하여 CO₂를 분리 회수할 때 복수의 CO₂ (발생)원으로부터 공급되는 CO₂ 함유 가스로부터 CO₂의 흡수를 끝낸 흡수 매체를 통합하여 1 부위에서 재생하여 설비 효율을 높이거나, CO₂ (발생)원과 다른 장소에 있는 배열(排熱)을 이용하는 것을 가능하게 하는 CO₂의 분리 회수 방법 및 장치에 관한 것이다.

또는 대규모 CO₂ 발생원을 갖는 제철소에 있어서, 배열로서 열회수해도 이용이 어려워지는 저품위(저온)의 배열을 이용 또는 활용하는, 부생 가스(미연 가스), 그 연소 배기 가스 또는 그 개질 프로세스 가스 등의 CO₂ 함유 가스로부터의 CO₂의 분리 회수 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화 문제에 대한 대책이 제조 단계나 이용 단계에 있어서의 에너지 절약의 추진, 태양광, 풍력, 바이오매스 등의 신에너지의 활용, 천연 가스 등의 저환경 부하 연료로의 전환을 중심으로 하여 강력하게 추진되고 있다.

한편, 발생되어 버린 지구 온난화 가스(이산화탄소)를 분리 회수하여 격리 및 고정화하고자 하는 연구도 예의 추진되고 있다. 예를 들어, 화력 발전소의 연소 폐가스로부터 화학 흡수법을 이용하여 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 기요하라 마사타까,「발전용 보일러 배기 가스로부터의 CO₂ 회수 시험」, 에너지·자원, 에너지·자원 학회, 1993년, 제14권, 제1호, p.91-97, 참조). 이 제안에 따르면, 조건에도 의하지만 이산화탄소의 분리 회수율 90 ％를 달성할 수 있다고 하고 있다.

그러나, 이러한 화력 발전소의 연소 배기 가스(발전용 보일러 배기 가스)로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 경우, 화력 발전소의 연소 배기 가스 중에 포함되어 있는 이산화탄소 농도가 수 내지 10 수 체적 ％로 낮고, 화학 흡수법에 이용하는 설비가 대규모인 것으로 되어 있었다. 또한, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수할 때, 열에너지가 운전 비용의 지배 요인으로 되어 있다.

그러나, 발전이라는 단일 프로세스를 위해 최적화된 화력 발전소에서는, 화학 흡수법에 활용할 수 있는 배열은 없고, 새롭게 열에너지 발생 설비를 설치하거나 또는 발전용으로 이용하고 있는 증기를 활용함으로써 발전 효율을 낮추는 방법을 취해야만 했었다.

한편, 분리 회수된 이산화탄소를 땅 속이나 해양 속에 격리하는 경우 경제상의 장점은 없으며(단순한 비용 증가), 화학 원료 등으로 유효 활용하고자 해도 국내 시장은 작고 또한 수요를 대개 충족시키고 있어, 경제면에서의 견인력이 작용하지 않는 등 구조상의 문제가 있다.

도1은 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스 원리를 도시한 도면이다.

도2는 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량으로서, 제철소에서 발생되는 배열을 이용하여, 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다.

도3은 화학 흡수액의 특성에 따라서, 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 적당한 배열을 다단계로 활용하여 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다.

도4는 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 배열을 활용하는 동시에, 공장용 증기를 활용하여 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다.

도5는 본 발명의 제2 실시 형태의 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도6은 본 발명의 제2 실시 형태의 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도7은 본 발명의 제2 실시 형태의 또 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 또 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도9는 본 발명의 제2 실시 형태의 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도10은 본 발명의 제2 실시 형태의 제1 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도11은 본 발명의 제2 실시 형태의 제2 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도12는 본 발명의 제2 실시 형태의 제3 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도13은 본 발명의 제2 실시 형태의 제4 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

도14는 본 발명의 제2 실시 형태의 제5 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다.

그래서, 본 발명의 목적은 대규모의 이산화탄소 발생원 중 하나인 제철소로부터 배출되는 이산화탄소를, 화력 발전소와 비교하여 소규모의 설비로 효율적이고 또한 저렴하게 분리 회수하는 기술을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써, 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 기술을 제공하는 것이다.

그래서 본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 대규모의 이산화탄소 발생원으로부터 배출되는 이산화탄소를 분리 회수하는 기술에 대해 예의 검토한 결과, 대규모의 이산화탄소 발생원인 제철소로부터 발생되는 고로 가스 등의 부생 가스(미연 가스)는, 화석 연료를 공기 연소시킨 연소 배기 가스와 달리 이산화탄소의 비율(농도)이 20 수 ％ 내지 30 수 ％로 높은 것이 판명되었다.

그 결과, 화학 흡수법을 이용하여 이산화탄소를 분리 회수하는 경우, 화력 발전소와 비교하여 같은 양의 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 설비를 매우 소형화할 수 있는 것을 깨달았다.

또한, 제철소는 고로, 전로, 소결, 코크스로, 가열로, 주조, 압연 등 수 많은 프로세스로 성립되어 있고, 이미 에너지 절약을 위한 다양한 개선이 진행되어, 제철 프로세스에는 활용의 여지가 없는 저품위 열에너지밖에 남겨져 있지 않다고 생각되고 있었다.

그러나, 이 에너지를 운전 비용에 있어서의 지배적 요인으로 되어 있는 화학 흡수액의 가열에 이용 또는 활용하면, 화학 흡수법의 운전 비용을 대폭 저감시킬 수 있는 것도 깨달았다.

또한, 상기 부생 가스는 제철 프로세스 중에서 연료 가스로서 사용되고 있지만, 그 도중에서 이산화탄소를 추출함으로써 상기 가스의 에너지 밀도를 높여 후방단의 프로세스의 열 효율을 개선할 수 있는 것도 깨달았다.

또한, 전로 가스 등의 부생 가스를 제철소 내에서 연소 이용한 후의 연소 배기 가스에는, 30 수 ％에 미치는 높은 비율로 CO₂가 포함되어 있어, 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 설비를 더욱 소형화할 수 있는 것도 깨달았다.

이들의 지견을 기초로 하여, 본 발명을 완성하는 데 이른 것이다.

또한 본 발명자들이, 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 분리 회수 비용을 분석해 보면, 가장 큰 비용 요인이 되고 있는 것은 이산화탄소 흡수 매체의 재생 열원이며, 이 효율화가 이산화탄소를 효율적이고 또한 저렴하게 분리 회수한다고 하는 목적을 달성하는 데 있어서 유효하다는 결론에 이르렀다.

즉, 본 발명은 하기 (1) 내지 (22)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법 및 장치에 의해 달성할 수 있다.

(1) 제철소에서 발생되는 부생 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(2) 제철소에서 발생되는 부생 가스의 연소 배기 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(3) 제철소에서 발생되는 부생 가스로부터 수소를 제조하기 위한 개질 프로세스 중에서 산생되는 프로세스 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(4) 상기 화학 흡수법에 제공하는 상기 부생 가스, 연소 배기 가스 내지 프로세스 가스 중의 이산화탄소 농도가, 15 체적 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(5) 상기 부생 가스가, 고로 가스, 코크스로 가스 및 전로 가스 중 적어도 1 종류인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(6) 상기 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량 또는 일부로서, 제철소에서 발생되는 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(7) 상기 화학 흡수액의 특성에 따라서, 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 적당한 배열을 다단계로 활용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(8) 상기 화학 흡수액의 재생을 위해, 가능한 한 제철소에서 발생되는 배열을 이용 또는 활용하는 동시에, 공장용 증기를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(9) 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 장치이며,

이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체로 이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비와,

이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비와,

이산화탄소의 수송 매체로서 양 설비간을 순환하는 이산화탄소 흡수 매체와,

이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위한 송출 배관과 복귀 배관을 구비하여 구성되어 있고,

상기 이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(10) 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (9)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(11) 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)와, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 열을 공급하기 위한 배관 거리(W)가, 2X < (Y + Z)의 관계식 및 (X + W) < (Y + Z)의 관계식 중 적어도 한 쪽의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(12) 상기 흡수 매체 재생 설비가 흡수 매체 재생용 열원에 이용되는 프로세스 배열원에 근접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(13) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 프로세스 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(14) 상기 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(15) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치.

(16) 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

이산화탄소 발생원에 근접한 이산화탄소 흡수 설비로, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체를 이용하여 이산화탄소를 흡수한 후,

흡수액 재생용의 열원을 이용하여 상기 이산화탄소 흡수 매체를 가열하고, 이산화탄소 발생원과는 다른 장소의 흡수액 재생 설비로 이산화탄소를 분리시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(17) 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (16)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(18) 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)와, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 열을 공급하기 위한 배관 거리(W)가, 2X < (Y + Z)의 관계식 및 (X + W) < (Y + Z)의 관계식 중 적어도 한 쪽의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 또는 (17)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(19) 상기 흡수 매체 재생 설비가, 흡수 매체 재생용 열원에 이용되는 프로세스 배열원에 근접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(20) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 프로세스 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(21) 상기 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

(22) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.

이하, 본 발명에 대해 구체적인 실시 형태(내지 실시예)를 예로 들어 각 요건마다 설명하지만, 본 발명이 이들 실시 형태에 제한되어야 하는 것은 아닌 것은 물론이다.

본 발명의 제1 실시 형태는, 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법에 있어서,

원료 가스로서, 제철소에서 발생되는 부생 가스, 상기 부생 가스의 연소 배기 가스 및 상기 부생 가스로부터 수소를 제조하기 위한 개질 프로세스 중에서 발생되는 프로세스 가스로부터 선택되는 적어도 1 종류의 가스를 이용하고, 상기 원료 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(본 실시 형태의 분리 회수 방법이 적용 가능한 플랜트)

본 실시 형태의 분리 회수 방법이 적용 가능한 플랜트는, 예를 들어 고로, 전로, 코크스로 등으로부터 부생 가스가 발생되고, 또한 500 ℃ 이하의 저품위 배열이 공급 가능한 제철소이면 좋으며, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다.

(원료 가스)

본 실시 형태의 분리 회수 방법에 이용되는 원료 가스는, 제철소에서 발생되는 부생 가스(미연 가스)이면 좋다. 제철소의 구성에 따라서도 다르지만, 고로 일관 제철소를 예로 취하면, 원료 가스로서 고로 가스(BFG), 코크스로 가스(COG), 전로 가스(LDG)를 들 수 있지만, 그 밖에 COG나 LDG 등의 부생 가스를 수소 제조 목적으로 개질하는 과정(프로세스) 중에서 산생되는 가스(프로세스 가스)도 포함된다.

이들의 부생 가스는 1 종류 단독으로 이용해도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 믹스 상태에서 이용해도 좋다. 또한, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 상기 부생 가스의 연소 배기 가스를 원료 가스로 하여 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋다.

이들 원료 가스(제철소에서 발생되는 부생 가스 내지 그 연소 배기 가스)는, 고품위의 배열로서 이용 가능한 경우에는 그 이용 후인 것을 사용한다. 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 흡수시의 온도는 상온 부근의 온도이면 되기 때문이다.

이들 원료 가스는, 각각 1 종류 단독으로 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋다. 2 종류 이상의 혼합 형태에는, 부생 가스끼리의 혼합 형태, 부생 가스의 연소 배기 가스끼리의 혼합 형태 외에, 부생 가스의 연소 배기 가스와 부생 가스와의 혼합 형태도 포함된다.

이들 원료 가스 중 BFG는, 이산화탄소 비율이 20 수 ％로 높고, 그 외에 연료 성분인 수소가 수 ％, 일산화탄소가 20 수 ％ 포함되어 있다. COG는, 연료 가스로서 적합한 수소와 메탄을 풍부하게 포함하고 있고, 연소 후의 배기 가스(연소 배기 가스라고도 함)에 있어서의 이산화탄소 농도는 20 수 ％가 된다.

한편, LDG는 10 수 ％의 이산화탄소와 함께 70 ％ 전후의 일산화탄소를 포함하고 있고, 연소 후의 배기 가스(연소 배기 가스)의 이산화탄소 농도는 30 수 ％로 매우 높다.

따라서, 원료 가스로서 화력 발전소의 이산화탄소보다도 이산화탄소 비율이 높은, BFG, BFG의 연소 배기 가스, COG의 연소 배기 가스, LDG의 연소 배기 가스 및 이들 가스와 다른 가스와의 혼합 가스를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 후술하는 COG나 LDG를 개질하여 수소 제조를 행하는 과정에서 산생되는 가스도 적합하다.

구체적으로는, 이들 제철소로부터 발생되는 원료 가스 중 이산화탄소 비율(농도)은 15 체적 ％ 이상, 바람직하게는 18 체적 ％ 이상, 보다 바람직하게는 20 체적 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 22 체적 ％ 이상, 특히 바람직하게는 25 체적 ％ 이상이다.

이들 이산화탄소 비율이 높은 가스로부터, 화학 흡수법 등의 수단으로 이산화탄소를 분리 회수하는 경우에는 화력 발전소의 이산화탄소 농도가 낮은 연소 배기 가스(천연 가스 화력 발전소에서 약 8 ％, 석탄 화력 발전소에서 약 12 ％)를 원료 가스로서 사용하는 경우에 비해, 설비의 규모를 대폭 작게 하는 것이 가능하다(예를 들어, 석탄 화력 발전소의 이산화탄소 농도가 낮은 연소 배기 가스로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 경우에 비해, 제철소의 BFG를 원료 가스에 사용하는 경우에는 설비비를 3할 정도 삭감하는 것이 가능함).

(이산화탄소의 분리 회수 프로세스)

본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는, 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수한다. 그리고, 지구 온난화 대책으로서 대규모의 이산화탄소 배출원인 제철소로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 경우, 분리 회수량이 100만 t/년이라는 대규모의 설비 능력이 필요해진다. 이 경우, 현재 가장 개발 및 보급이 진행되고 있는 이산화탄소의 분리 회수 방법이 화학 흡수법이며, 본 발명도 이 화학 흡수법에 따른다.

이하, 도면을 이용하여 화학 흡수법의 프로세스 원리를 나타낸다. 도1은 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스 원리를 도시한 도면이다.

도1에 도시한 바와 같이 화학 흡수법은, 아민류 등의 화학 흡수액을 이용하여 이산화탄소 흡수 설비인 흡수탑(1)이라 불리워지는 반응탑에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스(3)와 이산화탄소 흡수 매체인 화학 흡수액(5)을 50 ℃ 전후로 접촉시키고, 화학 흡수액에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 흡수액 재생 설비인 재생탑(7)에 배관(6)을 통과시켜 송출하고, 흡수액 재생용 열원인 가열 매체(9)를 이용하여 120 ℃ 전후로 가열하여 재생탑(7)에서 화학 흡수액으로부터 이산화탄소를 분리 회수하여, 재생된 화학 흡수액을 복귀 배관(8)을 통해 흡수탑(1)으로 복귀시킴으로써 화학 흡수액을 흡수탑(1)과 재생탑(7) 사이를 순환시켜 이용하는 방법이다.

상기 화학 흡수액에는, 아민류 등을 함유하는 수용액 등 종래 공지된 것을 적절하게 이용할 수 있으며, 특별히 특정한 것에 제한되지 않는다.

본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는, 상기 재생탑에서의 가열에 필요로 하는 열에너지가 본 분리 회수 방법에 있어서의 운전 비용의 지배적 요인으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 흡수액 재생용 열원으로서, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하, 바람직하게는 400 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용한다.

즉, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 제철 프로세스에는 이용이 곤란한 저품위의 열에너지(저품위의 열에너지 중에서도, 가능한 한 고온의 것을 이용 또는 활용하는 것이 바람직함)를 사용 또는 활용하기 때문에, 화력 발전소와 같이 열에너지 발생 설비를 설치하여 가열 증기[가열 매체(9)]를 발생시키거나, 발전용으로 이용하고 있는 증기를 사용하지 않아도 된다.

그로 인해, 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 분리 회수 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 원료 가스의 이산화탄소 농도가 높으므로, 설비를 콤팩트하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 설비에 필요한 유틸리티(전력이나 용수)의 사용량도 삭감할 수 있어 운전 비용을 더욱 저감할 수 있다.

여기서, 이산화탄소를 분리하는 프로세스에 이용 또는 활용하는 제철소에서 발생되는 저품위 배열을 500 ℃ 이하로 한 것은 다음의 이유에 의한다.

즉, 500 ℃를 넘은 배열은 현재의 제철소에서는 고품위 배열로서 사용되고 있고, 이를 이용하는 경우에는 화력 발전소에서의 발전용 증기를 이용[전용(轉用)]하는 것과 마찬가지로 생산 효율의 저하를 초래하거나, 전용분을 보충하기 위한 새로운 열에너지 발생 설비를 설치할 필요가 있으므로, 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수한다고 하는 목적을 달성하는 것이 곤란해지기 때문이다.

단, 이산화탄소를 분리하는 프로세스에 제철소로부터 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 경우에, 예를 들어 제철 프로세스측에 영향을 미치지 않을 정도로 500 ℃를 약간 초과하는 고품위 배열이나 연료의 연소열을 일부 병용하는 경우에는 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

즉, 본 실시 형태의 분리 회수 방법은 이산화탄소를 분리하는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열밖에 이용 또는 활용할 수 없는 것이라 좁은 의미로 해석되어야 하는 것은 아니다.

상기 분리 회수 방법은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 500 ℃를 초과하는 고품위 배열이나 연료의 연소열의 이용도 할 수 있는 것이다.

제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열로서는, 예를 들어 소결 성품 쿨러로부터의 배열(약 350 ℃), 소결 주배기 가스(약 280 ℃), 열풍로 배기 가스(약 230 ℃), 소결 주배기 가스(약 180 ℃), 고로 슬래그 수쇄에 이용한 배수(약 90 ℃) 등의 제철 프로세스에는 이용이 곤란한 저품위의 열에너지를 예로 들 수 있지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다.

현재의 제철소(제철 플랜트)에서는, 부생 가스인 COG나 LDG로부터 수소 리치 가스에 수증기를 개질하기 위한 산소 연소 병용의 수증기 개질 장치 등을 이용하여 고순도의 수소를 회수하는 동시에, 수소 회수 후의 배기 가스를 제철 플랜트 내의 전로 등에 이용하는 등 가스의 이용 태양이 보다 고도화·복잡화되고 있다.

따라서, 제철소(제철 플랜트 내지 프로세스)에 조립된 설비를 거쳐서 발생하는 저품위 배열도, 본 실시 형태의 분리 회수 방법의 저품위 배열에 포함된다. 예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열 온도 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것이 바람직하다. 소결 성품 쿨러로부터의 배열(약 350 ℃) 온도를 초과하는 것은, 제철소의 구성에도 의하지만 현재의 에너지 회수 기술이 매우 진행된 제철 플랜트에 있어서 이미 고품위 열원으로서 유효 이용되고 있다.

또한, 배열 온도에 대해 구체적인 온도(수치)를 규정하지 않은 것은, 소결 성품 쿨러에서의 설정 조건이나 소결 성품 쿨러로부터의 배열을 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스(내지 설비)까지 운반하는 거리나 외기온 등의 변화에 의해, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에 있어서의 이용 또는 활용에 제공될 때의 온도가 약간 변동하기 때문이다.

보다 바람직하게는, 재생탑에서의 화학 흡수액의 가열 온도(120 ℃ 전후)로 이루어지도록 높은 온도의 배열을 이용 또는 활용하여 증기 가열한다. 이는, 화학 흡수액과 배열의 온도차가 클수록 열 교환에 필요한 설비를 작게 하는 것이 가능하고, 나아가서는 CO₂의 분리 회수 비용을 저감할 수 있기 때문이다.

또한, 이러한 저품위 배열을「이용 또는 활용한다」라 한 것은, 저품위 배열을 재생탑의 가열에 사용하는 가열 매체(열에너지)로서 직접 이용해도 좋고, 가열 매체(예를 들어, 증기 등)를 소정의 온도로 가열 유지하는 데 활용해도 좋기 때문이다.

장치 구성이 간편하고 또한 열 손실이 적은 점에서는 전자(직접 이용)가 바람직하고, 재생탑의 화학 흡수액을 일정 온도로 유지하는 제어 용이성의 점에서는 후자(활용)가 바람직하다.

가열 매체에 저품위 배열을 통과시키는 경우에는, 저품위 배열(배수나 배기 가스) 중에 포함되는 부식 성분이나 불순물에 의한 배관 내의 부식이나 불순물 퇴적에 의해, 열 전달율이 저하하지 않도록 이들 부식 성분이나 불순물을 제거해 두는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 상기 저품위의 배열(열에너지)을 (단순 배열로서) 단독으로 사용 또는 활용해도 좋고, 2 종류 이상의 저품위 배열을 병용하여 사용 또는 활용해도 좋다. 2 종류 이상의 저품위 배열을 병용하여 가열 매체를 소정 온도까지 가열하는 경우, 2 종류 이상의 저품위 배열을 온도가 낮은 것으로부터 부스트업해 가도 좋다. 이 때, 마지막에 열에너지가 부족하면 연료를 이용하여 연소해도 된다.

즉, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 반드시 저품위 배열만을, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에 이용 또는 활용하는 경우에 제한되는 것은 아니며, 제철 플랜트 내에서 자가 소비되는 것 이외에 도시 가스용 등으로서 판매되고 있는 연료 가스의 일부를 보조 연료로서 이용하는 것도 가능하다.

이러한 실시 형태를 도면을 이용하여 간단히 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 도2 내지 도4에서는, 도1, 또는 도2 내지 도3과 동일한 장치 등에 관해서는 동일한 부호를 붙였다.

도2는 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량(또는 일부)으로서, 제철소에서 발생되는 배열을 이용하여, 제철소에서 발생되는 원료 가스(도2에서는 부생 가스의 예를 나타냄)로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다.

도2에 도시한 실시 형태에서는, 아민류 등의 화학 흡수액(5)을 이용하여 흡수탑(1)에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스의 부생 가스(3)와 화학 흡수액(5)을 상온 부근(예를 들어, 50 ℃ 전후)에서 접촉시키고, 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 재생탑(7)으로 이송하여 소정의 재생 온도(예를 들어, 120 ℃ 전후)로 가열 매체(9)를 이용하여 가열할 때에, 화학 흡수액(5)의 재생에 필요한 열량의 전량으로서, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열(예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열 등)을 이용 또는 활용하여, 화학 흡수액으로부터 이산화탄소(11)를 분리 회수한다.

상기 저품위 배열은, 전술한 바와 같이 가열 증기 등의 가열 매체(9)를 가열하는 데 활용해도 좋고, 직접 가열 매체(9)로서 이용해도 좋으며, 그 이용 또는 활용 형태는 특별히 제한되지 않는다.

흡수탑(1)에서 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후의 부생 가스(13)는, 부생 가스 배관(15)으로 복귀되어 후방단의 프로세스에 연료 가스 등으로서 이용된다. 또한, 재생탑(7)에서 가열되어 이산화탄소가 추출된 화학 흡수액은 재생 흡수액(5')으로서 흡수탑(1)으로 복귀된다.

또한, 본 실시 형태에서는 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량으로서, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 예를 나타냈지만, 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 일부를 이용하는 예에 대해서는 도4에서 설명한다.

다음에, 도3에 도시한 실시 형태에서는 아민류 등의 화학 흡수액(5)을 이용하여, 흡수탑(1)에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스의 부생 가스(3)와 화학 흡수액(5)을 상온 부근(예를 들어, 50 ℃ 전후)에서 접촉시키고, 화학 흡수액에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 재생탑(7)으로 이송하여 소정의 재생 온도(예를 들어, 120 ℃ 전후)로 가열 매체(9)를 이용하여 가열할 때에, 화학 흡수액의 특성에 따라서 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 적당한 저품위 배열을 다단계로(도3에서는, 3 단계로) 온도가 낮은 배열로부터 부스트업해 간다.

즉, 도3에 도시한 실시 형태에서는 가장 온도가 낮은 저품위인 배열[예를 들어, 고로 슬래그의 수쇄에 이용한 배수(약 90 ℃) 등], 다음에 온도가 낮은 저품위인 배열[예를 들어, 소결 주배기 가스(약 280 ℃) 등], 가장 온도가 높은 저품위인 배열[예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열(약 350 ℃) 등]을 이용 또는 활용하여, 화학 흡수액으로부터 이산화탄소(11)를 분리 회수한다.

상기 3 종류의 저품위 배열은, 상술한 바와 같이 가열 증기 등의 가열 매체(9)를 가열하기 위해 순차적으로 활용해도 좋고, 직접 가열 매체(9)로서 순차적으로 이용해도 좋으며, 그 이용 또는 활용 형태는 특별히 제한되지 않는다.

흡수탑(1)에서 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후의 부생 가스(13)는, 부생 가스 배관(15)으로 복귀되어 후방단의 프로세스에 연료 가스 등으로서 이용된다. 또한, 재생탑(7)에서 가열되어 이산화탄소가 추출된 화학 흡수액은, 재생 흡수액(5')으로서 흡수탑(1)으로 복귀된다.

본 실시 형태에서,「화학 흡수액의 특성에 따라」라 한 것은 사용하는 화학 흡수액의 특성에 따라 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량 등이 크게 다르고, 사용 온도 범위가 제약되는 화학 흡수액도 있어, 배열을 조합할 때에 이 점을 충분히 고려할 필요가 있기 때문이다. 또한, 이 점은 다른 실시 형태에서도 마찬가지로 고려하는 것이 바람직하다.

또한, 도4는 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 배열을 활용하는 동시에, 공장용 증기를 활용하여 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다.

도4에 도시한 실시 형태에서는, 아민류 등의 화학 흡수액(5)을 이용하여 흡수탑(1)에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스의 부생 가스(3)와 화학 흡수액(5)을 상온 부근(예를 들어, 50 ℃ 전후)에서 접촉시키고, 화학 흡수액에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 재생탑(7)으로 이송하여, 소정의 재생 온도(예를 들어, 120 ℃ 전후)로 가열 매체(9)를 이용하여 가열할 때에, 화학 흡수액의 재생을 위해 가능한 한 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열(예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열 등)을 이용 또는 활용하는 동시에, 부족분은 공장용 증기 등을 사용하여 화학 흡수액으로부터 이산화탄소(11)를 분리 회수한다.

본 실시 형태에서는, 가능한 한 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 사용함으로써, 공장용 증기의 필요량의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 도4에서는 편의적으로 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열에 소결 성품 쿨러로부터의 배열 등을 1 단계에서 이용하는 예를 나타냈지만, 도3에 도시한 바와 같이 다단계로 이용 또는 활용해도 되는 것은 물론이다.

상기 저품위 배열은, 상술한 바와 같이 가열 증기 등의 가열 매체(9)를 가열하는 데 활용해도 좋고, 직접 가열 매체(9)로서 이용해도 좋으며, 그 이용 또는 활용 형태는 특별히 제한되지 않는다.

또한, 공장용 증기 등은 직접 가열 증기[가열 매체(9)]로서 활용해도 좋고, 가열 매체(9)를 가열하는 데 활용해도 좋다.

흡수탑(1)에서 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후의 부생 가스(13)는, 부생 가스 배관(15)으로 복귀되어 후방단의 프로세스에 연료 가스등으로서 이용된다. 또한, 재생탑(7)에서 가열되어 이산화탄소가 추출된 화학 흡수액은 재생 흡수액(5')으로서 흡수탑(1)에 복귀된다.

본 실시 태양에서,「가능한 한」이라 한 것은 도3에 도시된 바와 같이 이용 또는 활용이 가능한 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 모두 이용 또는 활용한 후에, 또한 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량이 일부 부족한 경우도 발생하기 때문이다.

그러한 경우에, 공장용 증기를 이용한다고 한 것은 제철소 내에서 실제로 많이 이용되고 있는 공장용 증기의 사용(전용)이, 가장 간편하고 또한 저렴하기 때문이다.

단, 본 발명에서는 공장용 증기 이외의 다른 배열 등의 열원 이용을 배제하는 것은 아니며, 다른 배열 등도 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위이면 충분히 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것이면 좋고, 본 발명은 상술한 재생탑에서의 가열에 필요로 하는 열에너지에 이용 또는 활용하는 것에만 제한되어야 하는 것은 아니다.

즉, 상기 저품위 배열을 운전 비용의 지배적 요인으로 되어 있는 재생탑에서의 가열에 필요로 하는 열에너지로서 이용 또는 활용하는 것이 바람직하지만, 현재가장 개발 및 보급이 진행되고 있는 이산화탄소의 분리 회수 방법인 화학 흡수법은, 도1에 도시한 프로세스 원리(장치 구성)에 제약되는 것은 아니다.

실제로 사용하는 프로세스에서는, 재생탑에서의 가열만큼은 아니지만 그 외에도 열 교환이나 가열을 필요로 하는 경우도 있어, 이러한 부분에 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용해도 좋다.

본 실시 형태의 분리 회수 방법으로 적용할 수 있는 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 프로세스는,「제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용한다」라는 요건을 만족하는 것이면 좋고, 특별히 어떠한 프로세스에 제한되어야 하는 것은 아니다.

따라서, 이산화탄소를 포함하는 원료 가스(제철소에서 발생되는 부생 가스나 그 연소 배기 가스)로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리하는 프로세스에 이용되는 화학 흡수액의 종류나, 그 농도 및 액량, 상기 프로세스의 장치 구성, 상기 프로세스에서의 온도나 압력 등의 조건이나 각종 제어 방법 등은, 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 기술로서 이미 공지되어 있으며, 또한 수많은 개량이 이루어져 있지만 본 실시 형태의 분리 회수 방법은 이러한 개량 기술도 포함하여 적용할 수 있는 것이다.

또한, 이들 기술은 많은 공지 문헌이나 특허 공보에 게재되어 있으므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.

(이산화탄소 추출 후의 부생 가스의 이용 방법)

전술한 제철소 부생 가스는, 열량에 차이가 있지만 이미 모두 연료로서 소내에서 열 이용되고 있다. 이 중에서, BFG로부터 우선 이산화탄소를 추출하여 프로세스 가스로서 재이용하는 경우, 1) 가스 터빈의 연료, 2) 고로로의 재주입, 3) 반환원강 제조 프로세스로의 활용 등의 이용 방법이 있다.

상기 1)의 이용 방법에서는, BFG의 열량이 750 → 1000 kcal/N㎥로 높아져, 경유 등의 보조 연료를 첨가할 필요가 없어진다. 또한, 상기 2)의 이용 방법에서는 고로에 다시 주입함으로써 이산화탄소가 없어진 만큼 화학적으로 평형에 도달하는 철의 환원 반응에 기여할 수 있어, 환원제인 코크스의 사용량을 저감시킬 수도 있다.

또한, 상기 3)의 이용 방법에서는 종래 천연 가스나 석탄을 이용하여 고로의 전방단에서 철광석의 예비 환원을 행하고 있는 프로세스에, 상기 환원성 가스를 이용함으로써 천연 가스나 석탄의 사용량을 삭감할 수 있다.

이와 같이, 이산화탄소를 추출하여 프로세스 가스로서 재이용하는 경우에는, 현재의 소내에서의 열 이용에 비해 유용한 작용 효과를 발현할 수 있는 것이다. 이들 작용 효과는, 종래의 화석 연료를 공기 연소한 연소 배기 가스로부터 이산화탄소를 추출하여 대기 방산되어 있던 배기 가스에서는 얻어지지 않는 유용한 이용이 가능한 점에서 우수하다.

또한, COG나 LDG를 개질하여 수소 제조를 행하는 경우, 그 도중에서 불필요해지는 이산화탄소를 추출하면, 수소 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, COG나 LDG를 연료로서 소내에서 열 이용하는 경우에는, 상기 BFG로부터 이산화탄소를 추출하여 프로세스 가스로서 재이용하는 경우와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

(분리 회수한 이산화탄소의 사용 방법)

분리 회수한 이산화탄소에 대해서는, 대량 고정화를 목적으로 하여 대수층(帶水層)이나 고갈 천연 가스전 등의 땅 속 혹은 해양 속에 저류하는 것이 지구 환경 산업 기술 연구 기구를 중심으로서 검토되어 있다. 이 외에, 해외를 중심으로 하여 EOR(석유 강제 회수법)이나 ECBM(석탄 매장 메탄 가스의 강제 회수법)으로의 이용도 진행되기 시작하고 있다. 또한, 수용성 천연 가스전에서도 천연 가스의 강제 회수용으로서 이산화탄소를 주입, 고정화하는 것도 가능하다.

이 중, 대량 고정화를 목적으로 하여 대수층이나 고갈 천연 가스전 등의 땅 속 혹은 해양 속에 저류하는 경우에는, 이산화탄소는 가치가 없으며 회수 비용은 가능한 한 저렴한 쪽이 바람직하다. 이 점에 있어서, 종래의 전력 발전소의 연소 배기 가스로부터 분리 회수한 이산화탄소보다도 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다.

한편, 1 제철소당 1만 t/년 정도의 양이기는 하지만, 제철소의 전로에서 바닥 송풍 날개구용으로서 이산화탄소가 사용되어 있고, 현재 시장에서 구입하고 있는 것 대신에, 분리 회수한 이산화탄소를 소내 순환 이용함으로써 이산화탄소의 배출량을 삭감할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태는 이산화탄소원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이산화탄소의 분리 회수 장치는 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 장치이며, 이산화탄소 발생원의 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비와, 이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비와, 이산화탄소의 수송 매체로서 양 설비간을 순환하는 이산화탄소 흡수 매체와, 이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위한 송출 배관과 복귀 배관을 구비하여 구성되어 있고, 또한 상기 이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 이산화탄소의 분리 회수 방법은 이산화탄소원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, 이산화탄소 발생원에 근접한 이산화탄소 흡수 설비로 이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체를 이용하여 이산화탄소를 흡수한 후, 흡수액 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소 흡수 매체를 가열하고, 이산화탄소 흡수 설비와는 다른 장소의 흡수액 재생 설비로 이산화탄소를 분리시키는 것을 특징으로 한다.

이 분리 회수 방법 및 장치의 실시 형태에서는, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다.

예를 들어, 인접하는 화력 발전소(이산화탄소 발생원)와 제철소 내의 배열원(흡수액 재생 열원)을 조합함으로써, 종래보다 저렴하게 이산화탄소의 분리를 가능하게 할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 화학 흡수법을 이용할 수 있지만 이들에 어떠한 제한이 되는 것은 아니며, 다른 열을 필요로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법을 이용해도 된다. 분리 회수 방법으로서는, 화학 흡수법이 바람직하므로 이하 화학 흡수법에 따라 설명한다. 또한, 도면을 이용하여 본 실시 형태를 상세하게 설명하지만, 본 실시 형태는 도시한 것에 제한되는 것은 아니다.

도5 내지 도9는, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하는 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. 또한, 이들의 도면에 있어서 동일한 장치 등의 구성 요건에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 도6 이후에서는 중복을 피하기 위해 그 설명을 생략하고 있는 경우도 있다.

도5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 CO₂ 발생원으로부터 CO₂를 분리 회수하는 장치(50)는 CO₂ 발생원(53)으로부터 배관을 통해 공급되는 CO₂ 함유 가스로부터 CO₂ 흡수 매체(57)에 의해 CO₂를 흡수하기 위한 CO₂ 흡수 설비(53)와, CO₂를 흡수한 CO₂ 흡수 매체(55)로부터 흡수 매체 재생용 열원(63)을 이용하여 CO₂를 분리하여 CO₂ 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비(61)와, CO₂의 수송 매체로서 CO₂ 흡수 설비(53) 및 CO₂ 흡수 설비(53)간을 순환하는 CO₂ 흡수 매체(57)와, CO₂ 흡수 매체(57)의 수송을 위한 송출 배관(59)과 복귀 배관(65)을 구비하여 구성되고, 또한 상기 CO₂ 흡수 설비(55)가 CO₂ 발생원(53)에 근접하여 설치되고, 상기 흡수 매체 재생 설비(61)가 CO₂ 발생원(53)과 다른 장소에 설치되어 있다.

따라서, 상기 장치(51)를 이용한 본 실시 형태의 CO₂ 발생원으로부터 CO₂를 분리 회수하는 방법은, CO₂ 발생원에 근접한 CO₂ 흡수 설비(55)로 상기 CO₂ 발생원(53)으로부터 공급되는 CO₂ 함유 가스로부터, CO₂의 수송 매체(57)로서 CO₂ 흡수 설비(55)와 흡수액 재생 설비(61) 사이를 순환하는 CO₂ 흡수 매체(57)를 이용하여 CO₂를 흡수한 후, CO₂ 흡수 매체(57)의 수송을 위한 송출 배관(59)으로 흡수액 재생 설비(61)로 송출하여 흡수액 재생용 열원(63)을 이용하여 상기 CO₂ 흡수 매체(57)를 가열하고, CO₂ 발생원과는 다른 장소의 흡수액 재생 설비(61)로 CO₂를 분리시키고 CO₂ 흡수 매체(57)의 수송을 위한 복귀 배관(65)으로 CO₂ 흡수 설비(55)로 복귀시킴으로써 순환시키는 것이다.

(본 실시 형태의 분리 회수 방법 및 장치가 적용 가능한 플랜트)

본 실시 형태의 분리 회수 방법 및 장치를 적용할 수 있는 플랜트로서는, 대규모 CO₂ 발생원을 갖는 제철소, 화력 발전소, 시멘트 제조소 등을 예로 들 수 있지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다.

본 실시 형태는, 제1 실시 형태에서 설명한 제철소 이외의 대규모 CO₂ 발생원을 갖는 플랜트에도 적용할 수 있는 것이다.

예를 들어, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원(예를 들어, 화력 발전소의)과 흡수액 재생 열원(화력 발전소에 인접하는 것 외의 플랜트에서 발생되는 배열)을 조합함으로써 효율적이고 또한 저렴하게 제공할 수 있는 것이다.

(이산화탄소 발생원)

본 실시 형태에서 말하는 이산화탄소 발생원으로서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 상기 플랜트 내에서 이산화탄소를 발생하는 설비 및 상기 설비로부터 다음 공정으로 이산화탄소 함유 가스를 수송하는 배관 등이 해당된다.

또한, 다음 공정으로 수송하는 일 없이 배출하는 경우에는, 배출 설비(굴뚝 등)도 이산화탄소 발생원에 포함되는 것으로 한다. 상기 이산화탄소를 발생하는 설비로서는, 고로 일관 제철소를 예로 취하면, 고로, 코크스로, 전로 등이 해당되고, 시멘트 제조소에서는 예를 들어 시멘트 킬른 등이 해당되지만 이들에 아무런 제한이 되지 않는 것이다.

또한, 배관으로서는 고로 일관 제철소를 예로 취하면, 고로 가스(BFG) 배관, 코크스로 가스(COG) 배관, 전로 가스(LDG) 배관 등이 해당되지만, 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다.

[이산화탄소 함유 가스(원료 가스)]

본 실시 형태에서 말하는 이산화탄소 함유 가스는, 이산화탄소 발생원에서 발생되는 이산화탄소 함유 가스이면 좋고, 예를 들어 상기 제철소의 경우 그 구성에 따라서도 다르지만, 고로 일관 제철소를 예로 취하면 고로 가스(BFG), 코크스로 가스(COG), 전로 가스(LDG) 등의 부생 가스(미연 가스)이지만, 그 외에 COG나 LDG 등의 상기 부생 가스를 수소 제조 목적으로 개질하는 과정(프로세스) 중에서 산생되는 가스(프로세스 가스)도 포함된다.

본 실시 형태에서는, 상기 부생 가스의 연소 배기 가스를 이산화탄소 함유 가스(원료 가스)로 해도 좋다. 또한, 시멘트 제조소에서는 예를 들어 서스펜션 프리 히터 출구 가스, 전기 집진기 출구 가스 등이 해당되고, 화력 발전소에서는 연소 배기 가스 등이 해당되지만 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다.

원료 가스(이산화탄소 발생원에서 발생되는 부생 가스나 연소 배기 가스)는, 고품위의 배열로서 이용 가능한 경우에는 그 이용 후인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이산화탄소 흡수시의 온도가 상온 부근의 온도이면 되기 때문이다.

원료 가스는, 각각 1 종류 단독으로 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋고, 2 종류 이상을 혼합해도 좋다. 2 종류 이상의 혼합 형태에는, 부생 가스끼리의 혼합 형태, 부생 가스의 연소 배기 가스끼리의 혼합 형태 외에 부생 가스의 연소 배기 가스와 부생 가스와의 혼합 형태도 포함된다.

즉, 본 실시 형태에서는 복수의 이산화탄소 발생원에 근접하여 복수의 이산화탄소 흡수 설비를 설치하고 복수의 원료 가스를 취급할 수 있다.

원료 가스 중 BFG, COG, LDG의 CO₂ 농도 등에 관해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같으므로 여기서의 설명은 생략한다.

시멘트 제조소에서 발생되는 서스펜션 프리 히터 출구 가스의 CO₂ 농도는 약 14 체적 ％이고, 전기 집진기 출구 가스의 CO₂ 농도는 약 9 체적 ％이다. 또한, 화력 발전소에서 발생되는 연소 배기 가스의 CO₂ 농도는 수 내지 10 수 체적 ％이다.

본 실시 형태는 이들 중 어떠한 원료 가스도 적합하게 이용할 수 있다. 원료 가스로서는 이산화탄소 농도가 높은 원료 가스가 바람직하고, BFG, BFG의 연소 배기 가스, COG의 연소 배기 가스, LDG의 연소 배기 가스 및 이들 가스와 다른 가스와의 혼합 가스를 이용하는 것이 좋다고 할 수 있다.

또한, 후술하는 COG나 LDG를 개질하여 수소 제조를 행하는 과정에서 산생되는 가스도 적합하게 이용할 수 있다. 이들 이산화탄소 농도가 높은 원료 가스로부터 화학 흡수법 등의 수단으로 이산화탄소를 분리 회수하는 경우에는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

CO₂ 흡수 매체는 제1 실시 형태에서 설명한 화학 흡수액과 동일한 것을 이용할 수 있으며, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다.

이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비로서는, 제1 실시 형태에서 설명한 흡수탑과 동일한 것을 이용할 수 있지만, 이들에 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다.

이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비로서는, 제1 실시 형태에서 설명한 재생탑과 동일한 것을 이용할 수 있지만 이들에 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다.

송출 배관 및 복귀 배관은, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비 사이를 순환하는 이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위해 양 설비간에 설치되어 있는 것이다.

흡수 매체 재생용 열원으로서는, 프로세스 배열을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제철 프로세스에서 발생되는 배열이나 시멘트 제조 프로세스에서 발생되는 배열이며, 바람직하게는 500 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 400 ℃ 이하의 저품위 배열이지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다. 이 중, 제철 프로세스에서 발생되는 배열에 관해서는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로 여기서의 설명은 생략한다.

시멘트 제조 프로세스에서 발생되는 배열로서는, 예를 들어 서스펜션 프리 히터의 배기 가스(약 380 ℃), 쿨링커 쿨러 배기 가스(약 350 ℃), 전기 집진기 출구 배기 가스(약 200 ℃)를 들 수 있지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다.

본 실시 형태에 있어서, 흡수 매체 재생용 열원으로서 연료의 연소 열을 일부에 이용 또는 활용하는 경우도, 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

흡수 매체 재생용 열원으로서, 제철 프로세스에서는 예를 들어 소결 성품 쿨러, 열풍로, 고로 수쇄 슬래그 냉각 장치, 소결로 등을 들 수 있고(후술하는 제1 내지 제5 구체예 참조), 또한 시멘트 제조 프로세스에서는 서스펜션 프리 히터, 쿨링커 쿨러, 전기 집진기 등을 들 수 있지만, 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다.

즉, 본 실시 형태에서는 도6에 도시한 바와 같이 흡수액 재생용 열원(의 일부 또는 전부)으로서 프로세스 배열(63a)을 이용하는 것이 바람직하다.

이는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 제철소나 시멘트 제조소에서 이용이 곤란한 저품위의 열에너지(저품위의 열에너지 중에서는, 가능한 한 고온인 것을 이용 또는 활용하는 것이 바람직함)를 이용 또는 활용함으로써, 이산화탄소의 분리 회수 비용을 대폭 저감할 수 있기 때문이다.

또한, 흡수액 재생용 열원으로서 500 ℃ 이하의 저품위 배열이 바람직한 것은, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 이유에 의한다.

본 실시 형태에서는, 흡수 매체 재생용 열원으로서 하나의 열원을 단독으로 이용 또는 활용해도 좋고, 2 종류 이상의 열원을 병용하여 이용 또는 활용해도 좋다. 병용하여, 가열 매체를 소정 온도까지 가열할 때에는 예를 들어 2 종류 이상의 배열을 온도가 낮은 것으로부터 부스트업해 가도 좋다. 이 때, 마지막에 열에너지가 부족하면 연료를 이용하여 연소해도 좋다.

즉, 본 실시 형태는 반드시 프로세스 배열만을 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에 이용 또는 활용하는 경우에 제한되는 것은 아니다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 제철 플랜트 내에서 자가 소비되는 것 이외에 도시 가스용 등으로서 판매되고 있는 연료 가스의 일부를 보조 연료로서 이용하는 것 등도 가능하다. 이러한 예는, 제1 실시 형태의 도2 내지 도4에서 설명한 바와 같으므로 여기서의 설명은 생략한다.

다음에, 본 실시 형태에서는 상기 이산화탄소 흡수 설비가 상기 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 상기 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 흡수 매체로서 화학 흡수액을 이용하기 때문에 배관 거리가 길어져도 상기 매체를 이송하는 동력은 원료 가스(기체)에 비해 압도적으로 적어도 된다. 한편, 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비를 근접시키는 일 없이 다른 장소에 설치한 경우(떨어뜨린 경우)에는, 원료 가스를 CO₂ 흡수 설비에 공급하기 위한 원료 가스 공급 배관 거리가 길어져, 상기 수송 매체인 가스를 이송하는 동력은 액체를 이송하는 경우에 비해 압도적으로 커진다.

이산화탄소 발생원의 설치 장소와 다른 흡수 매체 재생 설비의 설치 장소로서는, 구체적으로는 흡수 매체 재생용 열원의 근방인 것이 바람직하다. 이는, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 가열 매체(프로세스 폐가스나 연소 가스 등)를 배열(配列)하는 배관 거리가 길어짐으로써, 가열 매체 수송 중에 온도가 저하되어 열 효율이 저하되는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수 매체 재생 열원을 조합할 때에, 이산화탄소 발생원에 이산화탄소 흡수 설비를 근접시킴으로써 흡수 매체(흡수액)에 비해 큰 수송 동력을 필요로 하는 원료 가스의 배관의 배열 거리를 짧게 하고, 흡수 매체(흡수액)를 다른 장소의 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비 사이에서 배열(配列)하는 쪽이 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다.

또한, 다른 장소에 있는 흡수 매체 재생 열원에 흡수 매체 재생 설비를 근접시키는 쪽이 이산화탄소 발생원에 흡수 매체 재생 설비를 근접하고, 다른 장소에 있는 흡수 매체 재생용의 열원으로부터 가열 매체를 수송하는 것보다도 재생용 열원의 가열 매체를 배관을 통해 배열(配列)하는 거리를 대폭 짧게 할 수 있고, 열원의 온도가 내려가는 것을 억제할 수 있어 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다.

구체적으로는, 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다(예를 들어, 도10 내지 도14 참조).

여기서, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비가 1 : 1의 관계에 있는 경우에는 상기와 같지만, 1 : 다, 다 : 1, 다 : 다인 경우에는 개개의 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비 사이에서 상기 관계를 모두 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 흡수 매체 재생용의 열원으로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치하고 있는 경우에는, 흡수 매체 재생 설비와 온도 레벨의 가장 높은 열원과의 거리를 B로 한다(예를 들어, 도12와 도14 참조).

보다 구체적으로는, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)가, 2X < (Y + Z)의 관계식을 만족하는 것이 바람직하고, 또는 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비까지 열(예를 들어, 프로세스 배기 가스나 연료의 연소 배기 가스)을 공급하기 위한 배관 거리(W)로 하면, (X + W) < (Y + Z)의 관계식을 만족하는 것이 보다 바람직하다.

이 경우에도, 흡수 매체 재생용 열원으로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치하고 있는 경우에는, 흡수 매체 재생 설비와 온도 레벨이 가장 높은 열원 사이의 배관 거리를 W로 한다(예를 들어, 도12와 도14 참조).

본 실시 형태에서는, 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 구비해도 좋다. 예를 들어, 이산화탄소 발생원이 복수인 경우, 이들에 근접하여 각각 이산화탄소 흡수 설비를 설치해도 좋다. 마찬가지로, 흡수 매체 재생용 열원으로서 이용 가능한 프로세스 배열이 복수 부위로 분리되어 있는 경우에는, 이들에 근접하여 각각 흡수 매체 재생 설비를 설치해도 좋다.

즉, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수액 재생 설비라 함은 1 : 1, 다 : 1, 1 : 다, 다 : 다의 관계 중 어느 하나를 취할 수 있지만, 흡수액 재생 설비에 대해서는 흡수 매체 재생용 열원의 열량에 더불어 집약하는 것이, 설비비나 운전 비용의 점에서 바람직하다.

예를 들어, 다 : 1의 예로서 도7에 도시한 바와 같이 2개의 이산화탄소 발생원(53a, 53b)의 각각에 근접하여, 2개의 이산화탄소 흡수 설비(55a, 55b)가 설치되고, 각각 독립된 송출 배관(59a)과 복귀 배관(65a) 및 송출 배관(59b)과 복귀 배관(65b)이 이들과는 다른 장소, 구체적으로는 재생 열원(63)에 근접하여 설치된 1개의 흡수액 재생 설비(63) 사이에 설치되어 있다.

도7에서는, 송출 배관과 복귀 배관을 2계통 독립하여 형성한 예를 나타내고 있지만, 2계통의 배관을 도중에서 1계통으로 통합하여 1개의 흡수액 재생 설비(63)에 흡수 매체(57)를 수송하고, 2개의 이산화탄소 흡수 설비(55a, 55b)로 복귀시킬 때에 다시 2계통으로 분배하도록 해도 좋다.

또한, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수액 재생 설비 중 어느 하나가 복수 설치되어 있는 경우에 대해서는, 예를 들어 다 : 다의 예로서 도8에 도시한 바와 같이 3개의 이산화탄소 발생원(53a 내지 53c) 각각에 근접하여 이산화탄소 흡수 설비(55a 내지 55c)가 이와는 다른 장소, 구체적으로는 재생 열원(63a, 63b)의 각각에 근접하여 흡수 매체 재생 설비(61a, 61b)가 설치되어 있다.

이 경우의 양 설비간에 설치되는 송출 배관 및 복귀 배관으로서는, 3개의 이산화탄소 흡수 설비(55a 내지 55c)측에 연결된 3개의 송출 배관(59a 내지 59c)끼리 및 복귀 배관(65a 내지 65c)끼리를 도중에서 통합시켜 재분배함으로써, 2개의 송출 배관(59d 내지 59e) 및 복귀 배관(65d 내지 65e)으로서 각 흡수 매체 재생 설비(61a 내지 61b)에 연결하도록 해도 된다.

이러한 경우, 3개의 이산화탄소 흡수 설비에 요구되는 CO₂ 흡수 능력, 예를 들어 각 이산화탄소 흡수 설비로 취급하는 원료 가스량이나 상기 가스 중의 CO₂ 농도가 각각 다른 경우에는, 대응하는 흡수 매체량을 공급할 수 있도록 송출 배관(59a 내지 59c) 및 복귀 배관(65a 내지 65c)의 배관 직경(면적)이나, 수송 펌프 등의 수송 능력을 조정하면 된다.

구체적으로는, 각 이산화탄소 흡수 설비(55a : 55b : 55c)의 이산화탄소 흡수량이 5 : 3 : 2가 되는 경우에는, 예를 들어 송출 배관{59a : 59b : 59c[복귀 배관(65a : 65b : 65c)]}의 배관 면적 내지 수송 능력도 5 : 3 : 2가 되도록 하면 된다.

마찬가지로, 2개의 흡수 매체 재생 설비에서의 재생 능력, 예를 들어 각 흡수 매체 재생 설비로 이용되는 흡수 매체 재생용 열원 등이 다른 경우에는, 대응하는 흡수 매체량을 공급할 수 있도록 배관 직경(면적)이나 수송 능력을 조정하면 된다.

구체적으로는, 각 흡수 매체 재생 설비(61a : 61)에 공급되는 흡수 매체 재생용 열원량이 6 : 4가 되는 경우에는, 예를 들어 송출 배관{59d : 59e[복귀 배관(65d : 65e)]}의 배관 면적 내지 수송 능력도 6 : 4가 되도록 하면 된다.

또한 본 실시 형태에서는, 흡수액 재생용 열원(의 일부 또는 전부)으로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치해도 좋다. 이는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하다(도3 참조).

또한, 제1 실시 형태 및 본 실시 형태 중 어느 하나에 있어서도 흡수액 재생용 열원을 이용하여 흡수 매체를 가열하는 가열은, 직접 흡수 매체 재생 설비 내의 흡수 매체를 가열하는 가열이 제한되는 것은 아니며, 송출 배관 및 흡수 매체 재생 설비에 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치함으로써 흡수 매체를 가열할 수 있도록 해도 좋다.

이 때에는, 도9에 도시한 바와 같이 온도가 낮은 프로세스 배열로부터 부스트업해 가는 것이 바람직하다. 환언하면, 이들 재생용 열원으로서 이용 가능한 열원이 복수 부위에 점재하는 경우에는, 도9에 도시한 바와 같이 송출 배관을 이들 열원의 근방을 통과하도록 배열(配列)하여 재생용 열원으로서 이용하면 된다.

이 때에, 온도가 낮은 프로세스 배열로부터 부스트업해 가면 좋고, 온도가 낮은 열원인 프로세스 배열(63a)[열원 온도(T₁)]로부터, 보다 높은 온도의 열원인 프로세스 배열(63b)[열원 온도(T₂)]의 순으로 그 근방을 송출 배관이 통과하도록 배치한다.

또한, 가장 온도가 높은 열원인 프로세스 배열(63c)[열원 온도(T₃)]의 근방에 흡수 매체 재생 설비(61)를 설치한다. 여기서, T₁ < T₂ < T₃이다. 이에 의해, 송출 배관(59) 내를 흡수액이 통과하는 과정에서 상기 흡수 매체가 서서히 고온으로 예열되어 흡수 매체 재생 설비(61)로 이송되고, 여기서 재생에 필요한 열량이 공급되어 이산화탄소의 분리가 이루어진다.

송출 배관 내를 통과하는 흡수 매체는 통상적으로 액체이지만, 상기한 바와 같이 송출 배관을 열원을 이용하여 가열하는 경우에는, 일부 기화하거나 흡수 매체로부터 이산화탄소 가스가 분리한 기체를 포함하는 상태에서 수송될 수 있는 경우도 있지만, 수송 동력의 저감의 관점으로부터는 송출 배관의 가열에 이용하는 열원으로서는 흡수 매체가 기화하거나 이산화탄소가 분리하지 않을 정도의 온도를 갖는 것이 바람직하다.

환언하면, 흡수 매체로서는 기체 단독보다도 밀도가 높은 것이 바람직하며, 특히 액체가 바람직하다. 수송 동력에 중대한 영향을 부여하지 않는 범위 내이면, 액체의 일부에 고체나 기체를 가스를 갖는 것이라도 좋다.

또한, 제1 실시 형태 및 본 실시 형태 중 어느 하나에 있어서도, 복귀 배관에 냉열원을 이용하여 복귀 배관 내의 흡수 매체를 냉각해도 좋다. 즉, 복귀 배관 내의 흡수 매체는 이산화탄소 흡수 설비에 복귀되기까지보다 저온으로 냉각되어 있는 것이, 이산화탄소의 흡수 효율의 점에서 바람직하다.

통상은, 제1 실시 형태의 도1 내지 도4에 도시한 바와 같이 송출 배관 내의 흡수 매체 사이에서 열 교환을 행하여 냉각하지만, 또한 제철소 등의 대규모 플랜트에서는 냉열원이 풍부하게 사용되어 있는 경우도 있고 일부를 이용 가능한 경우도 있다.

단, 본 발명에서는 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비가 다른 장소(떨어진 장소)에 있으므로, 자연 방냉에 의해 외기온 부근까지 냉각되어 있다. 따라서, 여름철 등 외기온이 높은 경우에 상기 냉열원을 이용하는 것이 특히 유효하다.

이상이 본 실시 형태의 설명이다. 이하에, 구체예를 도면을 이용하여 간단하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다.

도10 내지 도13은 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하는 구체예를 모식적으로 도시한 도면이다.

또한, 이들 도면에 있어서는 동일한 장치 등의 구성 요건에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 있고, 도11 이후에서는 중복을 피하기 위해 그 설명을 생략하고 있는 경우도 있다.

(제1 구체예)

도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)는,

CO₂ 발생원인 BFG 본관(93)으로부터 배관(94)을 통해 공급되는 CO₂ 함유 가스인 BFG(CO₂ 농도 20 내지 25 체적 ％)로부터 CO₂ 흡수 매체(97)에 의해 CO₂를 흡수하기 위한 CO₂ 흡수 설비(단순히 흡수탑이라고도 함)(95)와,

CO₂를 흡수한 흡수 매체(97)로부터 흡수 매체 재생용 열원인 소결 쿨러 배열(250 ℃ 내지 350 ℃)을 이용하여 CO₂를 분리하여 흡수 매체(97)를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비(재생탑)(101)와,

CO₂의 수송 매체로서 흡수탑(95) 및 재생탑(101) 사이를 순환하는 흡수 매체(97)와,

흡수 매체(97)의 수송을 위한 송출 배관(99)과 복귀 배관(105)을 구비하여 구성되고, 또한

상기 흡수탑(95)이 BFG 본관(93)에 근접하여 설치되고, 상기 재생탑(101)이 BFG 본관(93)과 다른 장소, 상세하게는 흡수 매체 재생용 열원인 소결 쿨러(103a)에 근접하여 설치되어 있다.

따라서, 상기 장치(100)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법은 BFG 본관(93)에 근접한 흡수탑(95)에서 BFG 본관(93)으로부터 공급되는 BFG로부터, CO₂의 수송 매체로서 흡수탑(95)과 재생탑(101) 사이를 순환하는 흡수 매체(97)를 이용하여 CO₂를 흡수한 후, 상기 흡수 매체(97)를 흡수 매체(97)의 수송을 위한 송출 배관(99)에서 재생탑(101)으로 송출하고, 소결 쿨러 배열을 이용하여 상기 흡수 매체(97)를 가열하고, BFG 본관(93)과는 다른 장소의 재생탑(101)에서 CO₂를 분리시켜 흡수 매체(97)의 수송을 위한 복귀 배관(105)에서 흡수탑(95)으로 복귀하여 순환 이용한다.

여기서, BFG 본관(93)으로부터 흡수탑(95)에 BFG를 공급하기 위한 배관(94)의 거리(X) = BFG 본관(93)과 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 소결 쿨러(103a)로부터 재생탑(101)까지 소결 쿨러 배열을 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 소결 쿨러(103a)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다.

고로에서 발생한 BFG는, BFG 본관을 통해 제철소 내의 자가 발전소나 인접하는 화력 발전소에 연료 가스로서 공급되는 것으로, 여기서는 BFG 본관에 밸브를 설치하여 BFG의 일부 또는 전부를, CO₂ 분리 회수 장치(100)를 통해 이산화탄소를 제거하여 연소 효율이 높은 연료로서 자가 발전소나 화력 발전소에 공급할 수 있는 점에서 유리하다(이 점은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다).

(제2 구체예)

도11에 도시하는 CO₂ 분리 회수 장치(110)는 흡수 매체 재생용 열원으로서 열풍로 배기 가스(150 ℃ 내지 300 ℃)(의 일부 또는 전부)를 이용하는 것으로, 재생탑(101)이 흡수 매체 재생용 열원인 열풍로(103b)에 근접하여 설치되어 있는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다.

따라서, 상기 장치(110)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법에서는 열풍로 배기 가스를 이용하여 흡수 매체(97)를 가열하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법과 동일하다.

여기서, 배관(94)의 거리(X) = BFG 본관(93)과 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 열풍로(103b)로부터 재생탑(101)까지 열풍로 배기 가스를 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 열풍화로(103b)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다.

(제3 구체예)

도12에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(120)는, 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계(2 단계)로 설치하고 있는 예이다.

흡수 매체 재생용 열원 중, 온도 레벨이 높은 열원으로서 열풍로 배기 가스(150 ℃ 내지 300 ℃)(의 일부 또는 전부)를, 또한 온도 레벨이 낮은 열원으로서 고온 수쇄 슬래그 배수(60 ℃ 내지 90 ℃)를 이용하고, 재생탑(101)이 흡수 매체 재생용 열원인 열풍로(103b)에 근접하여 설치되어 있고, 송출 배관(99)이 고로 수쇄 슬래그 냉각 장치(103c)에 근접하는 위치를 통과하도록 배치되어 있는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다.

따라서, 상기 장치(120)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법은 우선 고로 수쇄 슬래그 배수를 이용하여 송출 배관(99) 내의 흡수 매체(97)를 가열(예열)한 후, 열풍로 배기 가스를 이용하여 흡수 매체(97)를 가열하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법과 동일하다.

여기서, 배관(94)의 거리(X) = BFG 본관(93)과 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 열풍로(103b)로부터 재생탑(101)까지 열풍로 배기 가스를 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 열풍로(103b)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다.

(제4 구체예)

도13에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(130)는, CO₂ 발생원인 제철소 내의 자가 발전소(공동 화력 발전소)(93a)로부터 배관(94a)을 통해 CO₂ 함유 가스인 연소 배기 가스(CO₂ 농도 8 내지 2O 체적 ％)가 흡수탑(95)에 공급되는 구성인 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다.

따라서, 상기 장치(130)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법은, 제철소 내의 자가 발전소(93a)에 근접한 흡수탑(95)에서 상기 자가 발전소(93a)로부터 공급되는 연소 배기 가스로부터 흡수 매체(97)를 이용하여 CO₂를 흡수하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법과 동일하다.

여기서, 배관(94a)의 거리(X) = 자가 발전소(93a)와 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 소결 쿨러(103a)로부터 재생탑(101)까지 소결 쿨러 배열을 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 소결 쿨러(103a)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다.

또한, 제철소 내의 자가 발전소에서는 BFG 또는 도10 내지 도12의 CO₂ 분리 회수 장치를 이용하여 이산화탄소가 제거된 BFG와 중유를 연료로 하여 화력 발전을 행할 수 있다. 상기 연소 배기 가스의 CO₂ 농도 8 내지 20 체적 ％는 통상의 BFG와 중유를 이용하였을 때의 예이다.

(제5 구체예)

도14에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(140)는, CO₂ 발생원인(제철소에 인접함)화력 발전소(93b)로부터 배관(94b)을 통해 CO₂ 함유 가스인 연소 배기 가스(CO₂ 농도 8 내지 15 체적 ％)가 흡수탑(95)에 공급되는 구성이고, 또한 흡수액 재생용 열원으로서 다른 온도 레벨의 제철소의 프로세스 배열을 다단계(3 단계)로 설치하고 있는 예이다.

흡수 매체 재생용 열원 중 온도 레벨이 가장 높은 열원으로서 소결 쿨러 배열(250 ℃ 내지 350 ℃)을, 다음으로 온도 레벨이 높은 열원으로서 열풍로 배기 가스(150 ℃ 내지 300 ℃)(의 일부 또는 전부)를, 또한 온도 레벨의 보다 낮은 열원으로서 고로 수쇄 슬래그 냉각수(60 ℃ 내지 90 ℃)를 이용하여, 재생탑(101)이 화력 발전소(93b)와 다른 장소, 상세하게는 흡수 매체 재생용 열원인 소결 쿨러(103a)에 근접하여 설치되어 있고, 송출 배관(99)이 고로 수쇄 슬래그 냉각 장치(103c) 및 열풍로(103b)에 근접하는 위치를 통과하도록 배치되어 있는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다.

따라서, 상기 장치(140)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법은, 제철소에 인접하는 화력 발전소(93b)에 근접한 흡수탑(95)에서, 상기 화력 발전소(93b)에서 공급되는 연소 배기 가스로부터 흡수 매체(97)를 이용하여 CO₂를 흡수하고, 또한 온도가 낮은 프로세스 배열로부터 부스트업하여 이용하기 위해 고로 수쇄 슬래그 배수, 계속해서 열풍로 배기 가스를 이용하여 송출 배관(99) 내의 흡수 매체(97)를 가열(예열)한 후, 소결 쿨러 배열을 이용하여 흡수 매체(97)를 가열하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO₂ 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO₂ 분리 회수 방법과 동일하다.

여기서, 배관(94b)의 거리(X) = 화력 발전소(93b)와 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 소결 쿨러(103a)로부터 재생탑(101)까지 소결 쿨러 배열을 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 소결 쿨러(103a)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서 적용할 수 있는, 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 프로세스(장치 및 방법)으로서는 상술한「이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어진다」라는 요건을 만족하는 것이면, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다.

따라서, 이산화탄소를 포함하는 원료 가스(제철소에서 발생되는 부생 가스나 그 연소 배기 가스)로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에 이용되는 화학 흡수액의 종류나, 그 농도나 액량, 상기 프로세스의 장치 구성, 상기 프로세스에서의 온도나 압력 등의 조건이나 각종 제어 방법 등은 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 기술로서 이미 공지되어 있고, 또한 수많은 개량이 이루어져 있는 것이다.

본 실시 형태는 이러한 개량 기술도 포함하여 분리 회수 프로세스로서 적용할 수 있는 것은 물론이지만, 이들 기술은 많은 공지 문헌이나 특허 공보에 게재되어 있으므로 여기서의 상세한 설명은 생략한다.

(이산화탄소 추출 후의 부생 가스의 이용 방법)

이에 관해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

(이산화탄소 추출 후의 원료 가스의 이용 방법)

이산화탄소 추출 후의 원료 가스에 대해서는, 제철소 이외의 시멘트 제조소나 화력 발전소에서는 제철소에서의 부생 가스와 마찬가지로 이용할 수 있는 것에 대해서는 이용하면 되고, 이용할 수 없으면 이용하지 않고 배기한다(도13과 도14 참조).

(분리 회수한 이산화탄소의 사용 방법)

이에 관해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 의해 다음의 효과를 얻을 수 있다.

1) 화력 발전소의 연소 배기 가스에 비해 이산화탄소 비율이 높은 제철소의 부생 가스(미연 가스)로부터 이산화탄소를 화학 흡수법으로 분리 회수함으로써, 분리 회수 설비를 콤팩트하게 할 수 있다. 사용하는 원료 가스에도 의하지만, 예를 들어 석탄 화력 발전소의 이산화탄소 저농도 연소 배기 가스 대신에, 제철소의 BFG를 원료 가스에 사용하면 설비비를 3할 이상 삭감하는 것이 가능하다.

2) 제철소에 있는 0 ℃ 내지 500 ℃, 바람직하게는 350 ℃ 이하의 저품위 에너지를 이용 또는 활용함으로써, 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 분리 회수의 운전 비용을 저감할 수 있다. 구체적으로는, 화학 흡수법에 이용하는 재생탑에서의 화학 흡수액의 가열에 필요로 하는 열에너지가, 본법의 운전 비용의 지배적 요인(5 내지 8할 정도)으로 되어 있고, 이것에 제철소 내의 저품위 배열을 이용 또는 활용할 수 있으므로 전체 운전 비용을 대폭 저감할 수 있다.

3) 상기 부생 가스나 그 연소 배기 가스로부터 이산화탄소를 분리 회수함으로써, 후방단에서 부생 가스를 연료로서 사용할 때의 열 효율을 개선할 수 있다. 사용하는 원료 가스에도 의하지만, 예를 들어 제철소의 BFG를 원료 가스로 사용한 경우, 2 내지 3할 정도 개선할 수 있다.

4) 또한, 상기 부생 가스(미연 가스)를 연료 가스로서 사용한 후의 연소 배기 가스는 이산화탄소 비율이 더욱 높으므로, 이산화탄소의 분리 회수 설비를 한층 더 소형화할 수 있어, 제철소로부터의 이산화탄소의 배출 삭감량(분리 회수량)을 높일 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 의해, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써, 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 효과를 한 번에 향수(享受)할 수 있으므로, 매우 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다. 그로 인해, 본 발명은 비용 경쟁이 엄격한 제철 플랜트에 있어서도 산업상 이용 가능해질 수 있는 유효하고 또한 유용한 기술이다.

또한, 본 발명에 따르면 회수한 이산화탄소를 제철소 내, 예를 들어 고로의 톱 가스 리사이클에 환원 가스로서 이용하는 것도 가능하다. 그 결과, 환원제를 줄일 수 있고, 또한 고로에서의 코크스 사용량 및 CO₂ 발생량도 줄일 수 있는 등, 제철소에서의 전체 비용의 상승을 현격하게 억제할 수 있다(경우에 따라서는, 비용을 삭감함).

또한, 회수한 이산화탄소를 유가치 제품화할 수 있는 기술도, 상술한 바와 같이 수많이 제안되어 있고(본 발명자들이 새롭게 발견한 기술을 포함함), 본 발명은 이러한 기술과의 조합에 의해 제품 비용의 상승을 억제하고(이산화탄소의 상품 가치에 의해서는, 전체 비용의 삭감도 가능함), 또한 지구 온난화 방지에 유효하게 기여할 수 있는 매우 유용한 기술을 제공하는 것이다.

Claims (22)

1. 제철소에서 발생되는 부생 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

   상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
2. 제철소에서 발생되는 부생 가스의 연소 배기 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

   상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
3. 제철소에서 발생되는 부생 가스로부터 수소를 제조하기 위한 개질 프로세스 중에서 산생되는 프로세스 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

   상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 흡수법에 제공하는 상기 부생 가스, 연소 배기 가스 내지 프로세스 가스 중의 이산화탄소 농도가, 15 체적 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부생 가스가 고로 가스, 코크스로 가스 및 전로 가스 중 적어도 1 종류인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량 또는 일부로서 제철소에서 발생되는 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 흡수액의 특성에 따라서 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 적당한 배열을 다단계로 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 흡수액의 재생을 위해 가능한 한 제철소에서 발생되는 배열을 이용 또는 활용하는 동시에, 공장용 증기를 사용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
9. 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 장치이며,

   이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체로 이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비와,

   이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비와,

   이산화탄소의 수송 매체로서 양 설비간을 순환하는 이산화탄소 흡수 매체와,

   이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위한 송출 배관과 복귀 배관을 구비하여 구성되어 있고,

   상기 이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)와, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 열을 공급하기 위한 배관 거리(W)가, 2X < (Y + Z)의 관계식 및 (X + W) < (Y + Z)의 관계식 중 적어도 한 쪽의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수 매체 재생 설비가 흡수 매체 재생용 열원에 이용되는 프로세스 배열원에 근접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서 프로세스 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 이용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치.
16. 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며,

    이산화탄소 발생원에 근접한 이산화탄소 흡수 설비로, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체를 이용하여 이산화탄소를 흡수한 후,

    흡수액 재생용 열원을 이용하여 상기 이산화탄소 흡수 매체를 가열하고, 이산화탄소 발생원과는 다른 장소의 흡수액 재생 설비로 이산화탄소를 분리시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)와, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 열을 공급하기 위한 배관 거리(W)와, 2X < (Y + Z)의 관계식 및 (X + W) < (Y + Z)의 관계식 중 적어도 한 쪽의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수 매체 재생 설비가, 흡수 매체 재생용 열원에 이용되는 프로세스 배열원에 근접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서 프로세스 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 이용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.
22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 이용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법.