KR20090027294A - Absorber of acid gas from mixed gas by recycle system and system for separation of acid gas and for reproduction of absorber and method thereof - Google Patents

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Abstract

An absorbent, a system and a method for separation of the acid gas and reproduction of the absorbent are provided to improve regeneration of the absorbent by improving a thermal regenerative process conspicuously. A system for separation of acid gas in mixed gas and reproduction of an absorbent includes a CO2 absorptive tower(10), a sodium carbonate decomposition bath(20), a NaOH electrolytic bath(30) and a hydrochloric acid making device(40). The CO2 absorptive tower generates a sodium carbonate by reacting NaOH with flowed mixing gas including acid gas. The sodium carbonate decomposition bath generates NaCl by reacting the sodium carbonate with an HCl solution. The NaOH electrolytic bath generates the NaOH, hydrogen, and chlorine.

Description

순환공정에 의한 혼합가스 중의 산성가스 흡수제 그리고 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템 그리고 그 방법 {Absorber Of Acid Gas From Mixed Gas By Recycle System And System For Separation Of Acid Gas and For Reproduction Of Absorber and Method Thereof}Absorber Of Acid Gas From Mixed Gas By Recycle System And System For Separation Of Acid Gas and For Reproduction Of Absorber and Method Thereof}

본 발명은 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 등의 산성가스를 포함하는 혼합가스로부터 산성가스를 분리하는 산성가스 흡수제 그리고 산성가스 분리 및 재생 시스템 그리고 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an acid gas absorbent for separating acid gas from a mixed gas containing acid gas such as carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S), and an acid gas separation and regeneration system and a method thereof.

더욱 상세하게는, 가성소다(NaOH)를 흡수제로 이용하여 혼합 가스 중의 산성가스인 이산화탄소(CO2)를 흡수하고, 상기 흡수 과정의 부산물로부터 흡수제로 사용된 가성소다(NaOH)를 재생하여 사용할 수 있는 혼합가스 중의 산성가스 흡수제 그리고 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템 그리고 그 방법에 관한 것이다.More specifically, sodium hydroxide (NaOH) can be used as an absorbent to absorb carbon dioxide (CO 2 ), which is an acid gas in the mixed gas, and regenerated caustic soda (NaOH) used as an absorbent from by-products of the absorption process. The present invention relates to an acid gas absorbent in a mixed gas and an acid gas separation and absorbent regeneration system and a method thereof.

산업의 발달과 함께 이산화탄소(CO2)의 대기 중 농도 증가로 인한 지구온난 화 문제가 점점 가속화되면서 이를 해결하기 위한 방안이 절실하게 요구되고 있다.With the development of the industry, the problem of global warming due to the increase of atmospheric concentration of carbon dioxide (CO 2 ) is accelerating, and there is an urgent need for a solution to solve this problem.

대기 중의 이산화탄소 농도 증가의 원인 중 가장 큰 요인은 에너지 산업에서 사용하는 석탄, 석유, 액화천연가스(LNG) 등의 화석연료의 사용이다.The biggest contributor to the increase in carbon dioxide concentration in the atmosphere is the use of fossil fuels such as coal, petroleum and liquefied natural gas (LNG) used in the energy industry.

이에 따라 화석연료의 사용으로 발생하는 이산화탄소를 분리 회수함으로써, 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키려는 기술개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Accordingly, research is being actively conducted on technology development to reduce carbon dioxide concentration in the atmosphere by separating and recovering carbon dioxide generated by the use of fossil fuel.

이산화탄소 분리기술은 크게 흡수법, 흡착법, 막분리법, 및 심냉법으로 구분되어진다. 이 중 흡수법이 대용량의 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리하는 기술 중 현재로서는 가장 활용이 가능한 방법으로 인식되고 있다. Carbon dioxide separation technology is divided into absorption method, adsorption method, membrane separation method, and deep cooling method. Among these techniques, absorption is recognized as the most feasible method for separating carbon dioxide from a large amount of carbon dioxide sources.

왜냐하면 흡수법은 정유공장 등 산업 공정에서 많이 활용되고 있어 발전소 등 대용량 플랜트에서의 적용이 어렵지 않을 것이란 판단 때문이다.This is because absorption is widely used in industrial processes such as oil refineries, so it is not difficult to apply it to large-scale plants such as power plants.

흡수법의 요체가 되는 것은 이산화탄소를 선택적으로 흡수할 수 있는 흡수제이다. 그 동안 많이 사용되고 있는 흡수제로서는 알카놀아민(alkanolamine) 계통인 모노에탄올아민(monoethanolamine, 이하 'MEA' 라고 함)등을 꼽을 수 있다.An essential part of the absorption method is an absorbent capable of selectively absorbing carbon dioxide. Among the absorbents used in the past, alkanolamine-based monoethanolamine (monoethanolamine, hereinafter referred to as 'MEA') can be mentioned.

상기 알카놀아민류는 뛰어난 흡수력(또는 높은 알카리도)으로 인해 화력발전, 천연가스, 합성가스 및 화학반응 공정가스로부터 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 등의 산성기체를 분리할 수 있기 때문이다.The alkanolamines can separate acidic gases such as carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) from thermal power generation, natural gas, syngas and chemical reaction process gases due to their excellent absorption (or high alkalinity). to be.

그러나, 다른 한편으로는 결합된 이산화탄소를 분리, 재생하는 과정에서 에너지가 많이 소모되는 문제가 있다. 다시 말해, 높은 흡수력(알칼리도)은 산성가스 와 강한 결합을 이루게 되므로 재생시 에너지를 많이 소모하게 된다.On the other hand, however, there is a problem in that a lot of energy is consumed in the process of separating and regenerating the combined carbon dioxide. In other words, high absorption (alkaline degree) forms a strong bond with acidic gas, which consumes a lot of energy during regeneration.

기존의 산성가스 처리 공정에서는 처리해야 되는 가스량이 많지 않으므로 상기와 같은 에너지 소모가 문제가 되지 않았으나, 온실가스인 이산화탄소(CO2) 배출 관리와 관련한 발전소 등 산업시설은 배출량이 많으므로 경제적인 처리가 무엇보다도 중용한 요소로 떠올랐기 때문이다. 이 외에도 기존 기술이 가지고 있는 문제점을 살펴보면 다음과 같다.In the existing acid gas treatment process, the amount of gas to be treated is not large, so the energy consumption is not a problem. However, industrial facilities such as power plants related to the management of carbon dioxide (CO 2 ) emission, which are greenhouse gases, have a large amount of emissions, which is economical. Above all, it emerged as an important factor. In addition, the problems with the existing technology are as follows.

첫째, MEA 등 기존 흡수제는 이산화탄소와 반응 후, 흡수제를 재사용하기 위해 재생공정을 거쳐 이산화탄소와 분리를 하게 되며 이때 소요되는 막대한 열에너지로 인해 경제성이 크게 저하되는 문제가 있다.First, existing absorbents such as MEA are separated from carbon dioxide through a regeneration process in order to reuse the absorbent after the reaction with carbon dioxide, and there is a problem that the economic efficiency is greatly reduced due to the enormous thermal energy required.

둘째, 기존 흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수 방법은 오랜 기간 연구되어와 활용시 특허와 관련된 분쟁의 소지가 많다.Second, the absorption method of carbon dioxide using existing absorbents has been studied for a long time and there is a lot of disputes related to patents.

셋째, 기존 흡수제는 이산화탄소를 흡수한 수용액에서 이산화탄소를 가열, 제거시 고리형 카바마이트(Carbamate)나 우레아(urea)(두 분자의 아민과 이산화탄소와의 축합에 의함)형의 부산물이 생성되므로 열화가 빨라 장기간 반복적으로 사용하는 데 문제가 있다.Third, the existing absorbent deteriorates because the by-products of cyclic carbamate or urea (by condensation of two molecules of amine and carbon dioxide) are generated when heating and removing carbon dioxide in an aqueous solution absorbing carbon dioxide. There is a problem in using it repeatedly for a long time.

넷째, 기존의 유기 흡수제는 가격이 비싸고, 운전 과정에서 소모되는 흡수제 보충시 비용이 크게 발생하는 문제가 있다.Fourth, there is a problem that the existing organic absorbent is expensive, and the cost is greatly generated when replenishing the absorbent consumed during the operation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 종래의 공정에서 경제적인 부담으로 작용하는 재생 부분을 획기적으로 개선할 수 있도록 열재생 공정을 개선할 수 있는 순환공정에 의한 혼합가스 중의 산성가스 흡수제 그리고 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템 그리고 그 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is a circulating process that can improve the thermal regeneration process to significantly improve the regeneration part that acts as an economic burden in the conventional process The present invention provides an acid gas absorbent in a mixed gas and an acid gas separation and absorbent regeneration system and a method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 혼합가스 중의 산성가스 흡수제는 혼합가스 중의 산성가스(CO2) 분리를 위해 NaOH(가성소다)를 이용하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the acid gas absorbent in the mixed gas according to the present invention is characterized by using NaOH (caustic soda) for separating the acid gas (CO 2 ) in the mixed gas.

그리고, 본 발명에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생시스템은 산성가스(CO2)가 포함된 유입 혼합가스가 흡수제인 가성소다(NaOH)와 반응하여 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)을 생성하는 CO2 흡수탑과 상기 CO2 흡수탑에서 생성된 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)이 유입되어 염산 (HCl)용액과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는 탄산나트륨 분해조와 상기 탄산나트륨 분해조에서 생성된 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되어 가성소다(NaOH)와 H2와 Cl2를 생성하는 NaOH 전해 조 및 상기 NaOH 전해조에서 생성되어 유입된 H2와 Cl2 가스가 유입되어 염산용액을 제조하는 염산제조기를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the acid gas separation and absorbent regeneration system in the mixed gas according to the present invention reacts with sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) by reacting the inlet mixed gas containing acidic gas (CO 2 ) with caustic soda (NaOH). Sodium carbonate decomposing tank and sodium carbonate decomposing to produce sodium chloride (NaCl) by reacting with a solution of hydrochloric acid (HCl) is introduced into the CO 2 absorption tower and the sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) produced in the CO 2 absorption tower. Sodium chloride (NaCl) produced in the bath is electrolyzed to produce sodium hydroxide (NaOH) and H 2 and Cl 2 , and H 2 and Cl 2 gas generated in the NaOH electrolyzer are introduced into the hydrochloric acid solution. Characterized in that it comprises a hydrochloric acid to prepare.

여기서, 상기 NaOH 전해조에서 생성된 가성소다(NaOH)는 상기 CO2 흡수탑으로 유입되어 혼합가스 중의 산성가스(CO2) 흡수제로 재이용되는 것을 특징으로 한다.Here, caustic soda (NaOH) produced in the NaOH electrolyzer is introduced into the CO 2 absorption tower is characterized in that it is reused as the acid gas (CO 2 ) absorbent in the mixed gas.

그리고, 상기 염산제조기에서 생성된 염산용액은 상기 탄산나트륨 분해조로 유입되어 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는데 재이용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrochloric acid solution produced by the hydrochloric acid producer is introduced into the sodium carbonate decomposition tank and reacted with sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) to be reused to generate sodium chloride (NaCl).

한편, 본 발명에 따른 혼합가스 중 산성가스 분리 및 흡수제 재생방법은 (a) CO2 흡수탑에서 산성가스(CO2)가 포함된 혼합가스가 흡수제인 가성소다(NaOH)와 반응하여 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)을 생성하는 단계와, (b) 탄산나트륨 분해조에서 상기 생성된 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)이 유입되어 염산 (HCl)용액과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는 단계와, (c) NaOH 전해조에서 상기 생성되어 유입된 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되어 가성소다(NaOH)와 H2와 Cl2를 생성하는 단계 및, (d) 염산 제조기에서 상기 생성된 H2와 Cl2 가스가 유입되어 염산용액을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the acid gas separation and absorbent regeneration method of the mixed gas according to the present invention (a) in the CO 2 absorption tower mixed gas containing acidic gas (CO2) reacts with sodium hydroxide (NaOH) as the absorbent sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) and (b) sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) is introduced into the sodium carbonate decomposition tank to react with hydrochloric acid (HCl) solution to produce sodium chloride (NaCl) (C) electrolyzing the produced and introduced sodium chloride (NaCl) in a NaOH electrolyzer to produce caustic soda (NaOH), H 2 and Cl 2 , and (d) the generated H 2 in a hydrochloric acid maker. And Cl 2 gas is introduced to prepare a hydrochloric acid solution.

여기서, 상기 (c) 단계에서 생성된 가성소다(NaOH)는 CO2 흡수탑으로 유입되 어 혼합가스 중의 산성가스(CO2) 흡수제로 재이용되는 것을 특징으로 한다.Here, the caustic soda (NaOH) produced in step (c) is introduced into the CO 2 absorption tower is characterized in that it is reused as the acid gas (CO 2 ) absorbent in the mixed gas.

그리고, 상기 (d) 단계에서 생성된 염산 용액은 상기 탄산나트륨 분해조로 유입되어 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는데 재이용되는 것을 특징으로 한다.And, the hydrochloric acid solution generated in step (d) is introduced into the sodium carbonate decomposition tank is characterized in that it is reused to react with sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) to produce sodium chloride (NaCl).

이하, 본 발명의 구체적인 해결 수단에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the specific solution of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.Figure 1 schematically shows an acid gas separation system in a mixed gas according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 시스템은 CO2 흡수탑(10), 탄산나트륨 분해조(20), NaCl 전해조(30), 및 염산 제조기(40)를 포함하여 구성된다. 상기와 같은 각 구성의 역할 및 작용에 대해 구체적을 살펴보면 하기와 같다.Referring to FIG. 1, the acid gas separation system in a mixed gas according to the present invention includes a CO 2 absorption tower 10, a sodium carbonate decomposition tank 20, a NaCl electrolytic cell 30, and a hydrochloric acid generator 40. . Looking at the role and action of each component as described above in detail.

1. CO2 흡수탑1.CO 2 absorption tower

CO2 흡수탑(10)은 수산화나트륨(NaOH) 용액을 이용하여 혼합가스 중의 산성가스인 이산화탄소(CO2)와 반응시켜 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)을 생성한다.The CO 2 absorption tower 10 reacts with carbon dioxide (CO 2 ), which is an acid gas in a mixed gas, using a sodium hydroxide (NaOH) solution to produce sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ).

상기와 같은 탄산나트륨의 생성과정은 하기의 <반응식 1>과 같이 표시할 수 있다.The production process of sodium carbonate as described above may be represented as in <Reaction Scheme 1>.

CO2 + 2NaOH ↔ Na2CO3 (또는 NaHCO3) + H2OCO 2 + 2 NaOH ↔ Na 2 CO 3 (or NaHCO 3 ) + H 2 O

이산화탄소 흡수탑 내에서는 향류 방식을 이용할경우 기-액 접촉의 효율을 높일 수 있다.In the carbon dioxide absorption tower, countercurrent method can increase the efficiency of gas-liquid contact.

상기 <반응식 1>을 통해 알 수 있듯이 CO2가 제거된 가스는 유해물질이 제거된 안전한 가스로 변해 탑 상부에서 대기로 배출된다.As can be seen from <Scheme 1>, the gas from which CO 2 is removed is converted into a safe gas from which noxious substances are removed and is discharged from the top of the tower to the atmosphere.

이산화탄소 흡수탑 하부에서는 반응생성물인 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)이 생성되며, 흡수제의 다음 공정인 탄산나트륨 분해조(20)로 이송된다.At the bottom of the carbon dioxide absorption tower, a reaction product sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) is produced and sent to the sodium carbonate decomposition tank 20, which is the next step of the absorbent.

2. 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3) 분해조2. Sodium Carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) Decomposition Tank

탄산나트륨 분해조(20)는 상기 CO2 흡수탑(10)에서 이송된 탄산나트륨 (Na2CO3/NaHCO3)에서 이산화탄소를 분리하기 위한 장치이다.The sodium carbonate decomposition tank 20 is an apparatus for separating carbon dioxide from sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) transferred from the CO 2 absorption tower 10.

탄산나트륨은 분해조 내에서 HCl 용액과 반응시켜 고농도의 이산화탄소로 분리하고, 분해조 하부에서는 염화나트륨(NaCl) 용액을 생성하여 염화나트륨 전해조로 이송한다.Sodium carbonate is reacted with HCl solution in the digestion tank to separate into high concentration carbon dioxide, and sodium chloride (NaCl) solution is produced at the bottom of the digestion tank and transferred to the sodium chloride electrolyzer.

상기와 같은 염화나트륨(NaCl) 생성과정은 하기의 <반응식 2>와 같이 표시할 수 있다.The sodium chloride (NaCl) generation process as described above can be represented as shown in <Reaction Scheme 2>.

Na2CO3/NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑Na 2 CO 3 / NaHCO 3 + HCl → NaCl + CO 2 ↑

3. NaCl 전해조3. NaCl Electrolyzer

NaCl 전해조(30)는 상기 탄산나트륨 분해조(20)에서 생성된 염화나트륨(NaCl) 용액을 전해한다. 전해조 내부는 격막을 두어 차염소산소다(NaOCl)가 되는 것을 방지한다. 전해조 음극에서는 H2가, 양극에서는 Cl2가 만들어지고 나머지 용액은 가성소다(NaOH)가 된다. 여기서 만들어진 NaOH는 대략 10% 용액으로 CO2 흡수탑(10)으로 이송되어 순환사이클을 형성한다. 그리고, H2 및 Cl2는 염산제조기(40)로 이송된다.The NaCl electrolyzer 30 electrolyzes the sodium chloride (NaCl) solution produced in the sodium carbonate decomposition tank 20. The interior of the cell has a diaphragm to prevent it from becoming NaOCl. H 2 is produced in the electrolytic cell cathode, Cl 2 is produced in the anode, and the remaining solution becomes caustic soda (NaOH). The NaOH produced here is transferred to the CO 2 absorption tower 10 in approximately 10% solution to form a circulation cycle. H 2 and Cl 2 are then transferred to the hydrochloric acid generator 40.

4. 염산제조기4. Hydrochloric acid maker

염산제조기(40)는 상기 NaCl 전해조(30)에서 이송된 H2 및 Cl2를 반응시켜 염산(HCl)을 만들고, 물에 흡수시켜 염산(HCl) 용액을 만든다.The hydrochloric acid generator 40 makes hydrochloric acid (HCl) by reacting H 2 and Cl 2 transferred from the NaCl electrolytic cell 30, and absorbed in water to make a hydrochloric acid (HCl) solution.

이 때, 반응은 연쇄적으로 급속히 진행되어 폭발할 위험이 있으므로, 수소를 약 10% 과잉으로 사용하여 폭발을 방지할 수 있다.At this time, since the reaction proceeds rapidly in a chain and there is a risk of explosion, the explosion can be prevented by using about 10% excess hydrogen.

여기에서 만들어진 염산은 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3) 분해조(20)로 이송된다. 염산제조기(40)에서는 많은 열이 발생되므로 냉각열이 필요하며, 이 열은 처리된 배기가스의 온도를 높이거나 아민 공정에서 필요한 열로 공급될 수 있다.The hydrochloric acid produced here is transferred to a sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) decomposition tank (20). Since hydrochloric acid generator 40 generates a lot of heat, cooling heat is required, and this heat may be supplied to heat required for the amine process or to increase the temperature of the treated exhaust gas.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 시스템 및 그 방법은 혼합가스 중의 산성가스 분리 공정은 기존 아민(MEA 등) 흡수 기술에서 문제되었던 다음의 문제를 해결할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.As described above, the acid gas separation system in the mixed gas and the method according to the present invention has an excellent effect that can solve the following problems that were previously encountered in the existing amine (MEA, etc.) absorption technology. Occurs.

첫째, 종래의 흡수제가 MEA 등 아민을 이용할 경우 열에 의한 재생 공정이 필요하며 이 경우 많은 열 소모가 있었으나 본 발명에 서는 흡수제가 수산화나트륨(NaOH)으로서 재생이 열에 의하지 않고, 전해조에서 행해지므로 열 소모가 없다.First, when a conventional absorbent uses an amine such as MEA, a heat regeneration process is required, and in this case, there is a lot of heat consumption. However, in the present invention, since the absorbent is sodium hydroxide (NaOH), regeneration is performed by electrolysis instead of heat, and thus heat consumption. There is no.

둘째, 종래의 흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수 방법은 오랜 기간 연구되고 있으므로 그에 따른 특허 분쟁의 소지가 많지만 본 발명은 근본적으로 새롭게 도출된 것으로서 분쟁의 소지가 없다.Second, since the absorption method of carbon dioxide using a conventional absorbent has been studied for a long time there is a lot of patent disputes according to the present invention, but the present invention is a fundamentally newly derived, there is no dispute.

셋째, 종래의 흡수제는 유기물이므로 열화가 빨라 장기간 반복적으로 사용하는 데 문제가 있으나, 본 발명에 따른 흡수제는 수산화나트륨(NaOH)은 무기 흡수제로써 매우 안정하므로 장기간 반복 사용이 가능하다.Third, the conventional absorbents are organic, so deterioration is fast and there is a problem in using them repeatedly for a long time, but the absorbent according to the present invention can be used repeatedly for a long time since sodium hydroxide (NaOH) is very stable as an inorganic absorbent.

넷째, 종래의 흡수제는 가격이 고가이므로 운전 과정에서 소모되는 흡수제 보충 비용이 지나치게 많이 들었으나, 본 발명에서 이용되는 수산화나트륨(NaOH)는 가격이 저렴하여 보충비용이 적게들어 매우 경제적이다.Fourth, while the conventional absorbent is expensive, the cost of refilling the absorbent consumed during the operation was too high, but sodium hydroxide (NaOH) used in the present invention is very economical because the price is low.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for separating acid gas and regenerating absorbent in a mixed gas according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, CO2 흡수탑(10) 상부에서 흡수제인 가성소다(NaOH) 용액이 분무되고, 산성가스(CO2)가 포함된 혼합가스가 이산화탄소 흡수탑 하부로 유입되어 상기 가성소다(NaOH) 용액이 분무되는 상부로 향한다.Referring to FIG. 2, a caustic soda (NaOH) solution, which is an absorbent, is sprayed on the upper portion of the CO 2 absorption tower 10, and a mixed gas containing an acid gas (CO 2 ) is introduced into the lower portion of the carbon dioxide absorption tower to form the caustic soda ( NaOH) solution is directed to the top where it is sprayed.

CO2 흡수탑(10) 내에서는 기체-액체 접촉 반응이 용이하도록 적절한 충진물이 설치될 수 있다.In the CO 2 absorption tower 10, a suitable filler may be installed to facilitate the gas-liquid contact reaction.

상기 유입된 산성가스(CO2)는 가성소다(NaOH)와 산 알칼리 중화반응이 일어나 산성가스(CO2)는 가성소다(NaOH)에 흡수되어 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)과 물(H2O)로 변한다(S110).The acidic gas (CO 2 ) introduced into the caustic soda (NaOH) and acid alkali neutralization reaction so that the acidic gas (CO 2 ) is absorbed in the caustic soda (NaOH) to sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) and water ( H 2 O) is changed to (S110).

상기와 같은 과정에서 산성가스(CO2)가 제거된 혼합가스는 CO2 흡수탑(10) 상에 형성된 배가스 열교환기(50)로 유입되어 대기에 적절히 분산 가능하도록 충분히 가열된 다음 연돌로 배출된다.In the above process, the mixed gas from which the acid gas (CO 2 ) has been removed is introduced into the flue gas heat exchanger (50) formed on the CO 2 absorption tower (10), heated enough to be properly dispersed in the atmosphere, and then discharged into a stack. .

한편, 산성가스(CO2)가 흡수된 가성소다(NaOH)는 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)으로 변하여 다음 공정인 탄산나트륨 분해조(20) 상부로 이송된다.On the other hand, caustic soda (NaOH) absorbed acidic gas (CO 2 ) is converted to sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) is transferred to the sodium carbonate decomposition tank 20, the next process.

상기 탄산나트륨 분해조(20)에서는 상부에서 염산 용액이 분무되며 탄산나트륨 (Na2CO3/NaHCO3)과 산성가스(CO2)간 반응이 일어나 염화나트륨(NaCl) 용액과 순수 한 CO2 기체로 변하게 된다(S120).In the sodium carbonate decomposition tank 20, a hydrochloric acid solution is sprayed from the top, and a reaction between sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) and an acid gas (CO 2 ) occurs to change into a sodium chloride (NaCl) solution and pure CO 2 gas. (S120).

상기 탄산나트륨 분해조(20)에는 상기와 같은 반응이 잘 일어나도록 교반하는 교반기(210)가 설치될 수 있다.The sodium carbonate decomposition tank 20 may be provided with a stirrer 210 to stir so that the above reaction occurs.

상기와 같이 생성된 순수한 CO2 기체는 재이용하거나 저장 등 다음 공정으로 이송된다. 또한, 염화나트륨(NaCl)은 CO2 흡수탑(10) 이용되는 가성소다(NaOH)로 이용할 수 있도록 NaCl 전해조(30)로 이송된다.The pure CO 2 gas generated as described above is transferred to the next process such as reuse or storage. In addition, sodium chloride (NaCl) is transferred to the NaCl electrolyzer 30 to be used as caustic soda (NaOH) used in the CO 2 absorption tower (10).

상기 NaCl 전해조(30)는 일반적인 격막법에 의한 공정으로 구성되며 NaCl은 전기 분해되어 상부에는 H2와 Cl2 가스로, 하부에는 NaOH 용액으로 전환된다.The NaCl electrolyzer 30 is composed of a general diaphragm process, and NaCl is electrolyzed to convert H 2 and Cl 2 gas at the top and NaOH solution at the bottom.

하부에서 수집된 NaOH는 CO2 흡수탑(10)에 보내어져 산성가스(CO2) 흡수제로 재이용된다. 또한, NaCl 전해조 상부의 H2와 Cl2 가스는 염산제조기(40)로 보내어진다(S130).NaOH collected at the bottom is sent to the CO 2 absorption tower 10 is reused as acidic gas (CO 2 ) absorbent. In addition, H 2 and Cl 2 gas on the NaCl electrolyzer is sent to the hydrochloric acid generator 40 (S130).

상기 염산 제조기(40)는 연소탑(410)에서 연소법에 의해 염화수소 가스를 만들고 흡수탑(430)에서 냉각수(420)에 녹여 염산용액을 만든다(S140).The hydrochloric acid generator 40 makes a hydrogen chloride gas by a combustion method in the combustion tower 410 and dissolves it in the cooling water 420 in the absorption tower 430 (S140).

이때, 반응시 반응열의 온도가 높으므로 불침투성 탄소제 장치를 이용하는 등의 고려가 필요하다. At this time, since the temperature of the reaction heat during the reaction is high, consideration such as using an impermeable carbon device is necessary.

상기와 같이 생성된 염산 용액은 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3) 분해조(20)로 보내진다. 염산 제조기의 연소탑(410)에서 발생된 많은 에너지는 냉각기에서 식혀지고, 발생된 열은 냉각수(420)를 가열한 다음 배가스 열교환기(50)로 보내어져 배가 스가 충분한 통풍력을 갖도록 하도록 활용될 수 있다.The hydrochloric acid solution produced as described above is sent to a sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) decomposition tank (20). Much energy generated in the combustion tower 410 of the hydrochloric acid generator is cooled in the cooler, and the generated heat can be utilized to heat the cooling water 420 and then send it to the flue gas heat exchanger 50 so that the gas has sufficient ventilation. have.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art will appreciate It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates an acid gas separation and absorbent regeneration system in a mixed gas according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혼합가스 중의 산성가스 분리 및흡수제 재생 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for separating acid gas and regenerating absorbents in a mixed gas according to a preferred embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : CO2 흡수탑 20 : 탄산나트륨 분해조10: CO 2 absorption tower 20: sodium carbonate decomposition tank

30 : NaCl 전해조 40 : 염산 제조기30: NaCl electrolyzer 40: hydrochloric acid production machine

410 : 연소탑 420 : 냉각수410: combustion tower 420: cooling water

430 : 흡수탑 50 : 배가스 열교환기430: absorption tower 50: exhaust gas heat exchanger

Claims (7)

혼합가스 중의 산성가스(CO2) 분리를 위해 NaOH(가성소다)를 이용하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 흡수제.An acid gas absorbent in a mixed gas, characterized by using NaOH (caustic soda) for separating acid gas (CO 2) in the mixed gas. 산성가스(CO2)가 포함된 유입 혼합가스가 흡수제인 가성소다(NaOH)와 반응하여 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)을 생성하는 CO2 흡수탑과;A CO 2 absorption tower for generating an sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) by reacting an incoming mixed gas containing acidic gas (CO 2) with caustic soda (NaOH) as an absorbent; 상기 CO2 흡수탑에서 생성된 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)이 유입되어 염산 (HCl)용액과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는 탄산나트륨 분해조와;Sodium carbonate decomposition tank for the sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) produced in the CO 2 absorption tower is introduced to react with hydrochloric acid (HCl) solution to produce sodium chloride (NaCl); 상기 탄산나트륨 분해조에서 생성된 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되어 가성소다(NaOH)와 H2와 Cl2를 생성하는 NaOH 전해조 및;A NaOH electrolyzer, in which sodium chloride (NaCl) generated in the sodium carbonate decomposition tank is electrolyzed to produce caustic soda (NaOH) and H 2 and Cl 2 ; 상기 NaOH 전해조에서 생성되어 유입된 H2와 Cl2 가스가 유입되어 염산용액을 제조하는 염산제조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템. The acid gas separation and absorbent regeneration system in a mixed gas comprising a hydrochloric acid generator for producing a hydrochloric acid solution by flowing the H 2 and Cl 2 gas generated and introduced in the NaOH electrolyzer. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 NaOH 전해조에서 생성된 가성소다(NaOH)는Caustic soda (NaOH) produced in the NaOH electrolytic cell is 상기 CO2 흡수탑으로 유입되어 혼합가스 중의 산성가스(CO2) 흡수제로 재이용되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템.The acid gas separation and absorbent regeneration system in the mixed gas, characterized in that flow into the CO2 absorption tower is reused as the acid gas (CO 2 ) absorbent in the mixed gas. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 염산제조기에서 생성된 염산용액은The hydrochloric acid solution produced in the hydrochloric acid manufacturer 상기 탄산나트륨 분해조로 유입되어 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는데 재이용되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 시스템.The acid gas separation and absorbent regeneration system in a mixed gas, characterized in that it is introduced into the sodium carbonate decomposition tank and reacted with sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) to produce sodium chloride (NaCl). (a) CO2 흡수탑에서 산성가스(CO2)가 포함된 혼합가스가 흡수제인 가성소다(NaOH)와 반응하여 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)을 생성하는 단계와;(a) reacting a mixed gas containing acidic gas (CO 2 ) in a CO 2 absorption tower with caustic soda (NaOH) as an absorbent to produce sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ); (b) 탄산나트륨 분해조에서 상기 생성된 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)이 유입되어 염산 (HCl)용액과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는 단계와;(b) introducing sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) from the sodium carbonate decomposition tank to react with hydrochloric acid (HCl) solution to produce sodium chloride (NaCl); (c) NaOH 전해조에서 상기 생성되어 유입된 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되어 가성소다(NaOH)와 H2와 Cl2를 생성하는 단계 및;(c) electrolysing sodium chloride (NaCl) generated and introduced into the NaOH electrolyzer to produce caustic soda (NaOH) and H 2 and Cl 2 ; (d) 염산 제조기에서 상기 생성된 H2와 Cl2 가스가 유입되어 염산용액을 제조 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 방법.(d) H 2 and Cl 2 gas is introduced in the hydrochloric acid production machine to prepare a hydrochloric acid solution, characterized in that the acid gas separation and adsorbent regeneration method in the mixed gas comprising the. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 (c) 단계에서 생성된 가성소다(NaOH)는Caustic soda (NaOH) produced in step (c) is CO2 흡수탑으로 유입되어 혼합가스 중의 산성가스(CO2) 흡수제로 재이용되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 방법.A method for separating acid gas and regenerating absorbents in a mixed gas, which is introduced into a CO 2 absorption tower and reused as an acidic gas (CO 2 ) absorbent in the mixed gas. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 (d) 단계에서 생성된 염산 용액은The hydrochloric acid solution produced in step (d) is 상기 탄산나트륨 분해조로 유입되어 탄산나트륨(Na2CO3/NaHCO3)과 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성하는데 재이용되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 중의 산성가스 분리 및 흡수제 재생 방법.The acid gas separation and absorbent regeneration method of the mixed gas, characterized in that it is introduced into the sodium carbonate decomposition tank and reacted with sodium carbonate (Na 2 CO 3 / NaHCO 3 ) to produce sodium chloride (NaCl).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101441494B1 (en) * 2012-03-28 2014-09-17 두산중공업 주식회사 Degradation test apparatus of gas absorbent and method thereof
CN105000559A (en) * 2015-08-07 2015-10-28 无锡桥阳机械制造有限公司 Carbon dioxide absorbing and purifying method
KR101709859B1 (en) * 2015-08-27 2017-02-23 한국전력공사 Method for producing highly pure sodium bicarbonate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100557790B1 (en) * 2003-08-08 2006-03-06 한국전력공사 Method for removing carbon dioxide from exhaust gas
JP2005262051A (en) * 2004-03-17 2005-09-29 Takuma Co Ltd Method and system for recovering carbon dioxide
JP2007098307A (en) 2005-10-05 2007-04-19 Fujikasui Engineering Co Ltd Circulation type carbon dioxide fixation system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101441494B1 (en) * 2012-03-28 2014-09-17 두산중공업 주식회사 Degradation test apparatus of gas absorbent and method thereof
CN105000559A (en) * 2015-08-07 2015-10-28 无锡桥阳机械制造有限公司 Carbon dioxide absorbing and purifying method
KR101709859B1 (en) * 2015-08-27 2017-02-23 한국전력공사 Method for producing highly pure sodium bicarbonate

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