KR20090084581A - 건식흡수제를 이용한 ｃｏ₂회수시스템용 회수반응기의가스주입구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건식흡수제를 이용한 CO₂회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 혼합가스에서 CO₂를 고체흡수제와 접촉시켜 흡착분리하는 회수반응기와, 상기 회수반응기에서 CO₂가 흡착된 고체흡수제와 기체성분을 분리하는 사이클론과, 상기 분리된 고체흡수제를 공급받아 흡착된 CO₂를 분리하여 고체흡수제를 회수반응기로 재이송시키는 재생반응기를 포함하는 CO₂회수시스템에서, CO₂와 H₂O를 분사하기 위해 회수반응기에 공급되는 혼합가스를 원통체 회수반응기의 하부는 물론 측면에서도 공급이 이루어지도록 함으로써 회수반응기 내부의 공간에 혼합가스에 포함되어 있는 CO₂와 H₂O의 농도를 일정하게 유지되도록 함으로써 유동되는 고체흡수제에 의한 흡착제거 효율을 증가시키도록 하는 가스주입구조에 관한 것이다.

본 발명은 CO₂가 포함되어 있는 혼합가스의 공급관을 회수반응기의 하부와 측면에 연통 설치하여 회수반응기 내부의 CO₂와 H₂O농도를 균일하게 분포시켜 회수반응기 전체에서 CO₂의 흡착분리가 이루어지도록 함으로써 분리효율을 증대시켰다. 아울러 본 발명은 상기 혼합가스 공급관의 유로상에는 단속밸브를 장착하여 주공급관과 보조공급관의 분사량을 조절할 수 있도록 하여 CO₂제거율을 상승시키도록 하는 효과가 있다.

CO2회수시스템, 건식흡수제, 회수반응기, 가스주입구조, 측면공급

Description

건식흡수제를 이용한 ＣＯ₂회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조{Gas inject Structure of Recovery Reactor for CO2 Capture System using Dry-sorbent}

본 발명은 건식흡수제를 이용한 CO₂회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 혼합가스에서 CO₂와 H₂O를 고체흡수제와 접촉시켜 흡착분리하는 회수반응기와, 상기 회수반응기에서 CO₂가 흡착된 고체흡수제와 기체성분을 분리하는 사이클론과, 상기 분리된 고체흡수제를 공급받아 흡착된 CO₂를 분리하여 고체흡수제를 회수반응기로 재이송시키는 재생반응기를 포함하는 CO₂회수시스템에서, CO₂와 H₂O를 분사하기 위해 회수반응기에 공급되는 혼합가스를 원통체 회수반응기의 하부는 물론 측면에서도 공급이 이루어지도록 함으로써 회수반응기 내부의 공간에 혼합가스에 포함되어 있는 CO₂와 H₂O의 농도를 일정하게 유지되도록 함으로써 유동되는 고체흡수제에 의한 흡착제거 효율을 증가시키도록 하는 가스주입구조에 관한 것이다.

종래에 CO₂회수 공정으로는 습식법에 의한 공정이 사용되었다. 즉, CO₂를 포함하는 가스를 아민류 계통의 용액을 통과시켜 CO₂를 흡수하게 하고 재생탑에서 그 용액을 재생하여 사용하는 방법이며, 이러한 습식법은 공정과정에 폐수가 추가로 발생되는 단점이 있다.

따라서 상기 습식법의 단점을 해소하기 위한 대안으로 건식법에 의한 CO₂의 회수방법이 제안되었다. 상기 건식법을 이용한 시스템은 두개의 반응기를 이용하여 CO₂를 회수하는 것으로, 회수반응기에 공급된 CO₂를 고체흡수제(건식흡수제)에 흡착제거하고, 상기 고체흡수제는 재생반응기로 유입되어 흡착된 CO₂를 제거하여 다시 회수반응기에 공급하는 과정으로 이루어진다.

예컨대, 상기 구성을 갖는 CO₂회수시스템(1)은 도 3을 참조한 바와같이 회수반응기(2)와, 상기 회수반응기에서 CO₂를 흡착한 고체흡수제와 가스성분을 분리하는 사이클론(3)과, 상기 고체흡수제를 공급받아 CO₂를 분리한 후 고체흡수제를 다시 회수반응기로 공급하는 하는 재생반응기(4)로 구성된다.

상기 시스템에서는 CO₂가 포함된 혼합가스를 회수반응기 하부로 공급하여 회수반응기 내에서 유동되는 고체흡수제와 접촉되어 CO₂가 흡착 분리되도록 한다. 이러한 과정에서 상기 혼합가스에 포함되어 있는 CO₂와 H₂O는 회수반응기로 투입되면서 즉시 흡착분리가 이루어짐으로 회수반응기의 상측으로 갈수록 CO₂와 H₂O의 농도는 낮아지게 된다.

따라서, 상기 회수반응기 내의 CO₂와 H₂O농도차에 의해 CO₂의 분리효율에 한계가 있으므로, 동일한 용량의 회수반응기를 사용하여 CO₂의 분리효율을 극대화시킬 수 있는 새로운 구조에 대한 연구가 필요하다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 건식흡수제를 이용한 CO₂ 회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조는,

CO₂와 H₂O가 포함된 혼합가스를 챔버 하부의 주공급관으로 공급해 내부에 유동되는 고체흡수제와 접촉시켜 CO₂를 선택적으로 흡착시키는 회수반응기와, 상기 회수반응기의 CO₂가 흡착된 고체흡수제와 기체를 분리시키는 사이클론과, 상기 사이클론에서 분리된 고체흡수제에 재생가스를 공급하여 흡착된 CO₂를 분리하는 재생반응 기를 포함하는 CO₂회수시스템에서 회수반응기에 혼합가스를 공급하는 가스주입구조에 있어서, 상기 회수반응기에는 챔버 측면에 혼합가스 보조공급관을 연통설치하여 하부와 측면에서 혼합가스를 공급해 챔버 내의 CO₂와 H₂O농도를 균일하게 분포하도록 한다.

상기 보조공급관은 회수반응기의 챔버 측면에 수직방향 또는 회수반응기 챔버를 중심으로 수평방향으로 다수 형성되도록 할 수 있으며, 상기 주공급관과 보조공급관에는 단속밸브를 장착하여 주입되는 혼합가스의 량을 조절하도록 할 수 있다.

또한, 회수반응기의 가스주입방법은, CO₂와 H₂O가 포함된 혼합가스를 챔버 하부의 주공급관으로 공급해 내부에 유동되는 고체흡수제와 접촉시켜 CO₂를 선택적으로 흡착시키는 회수반응기와, 상기 회수반응기의 CO₂가 흡착된 고체흡수제와 기체를 분리시키는 사이클론과, 상기 사이클론에서 분리된 고체흡수제에 재생가스를 공급하여 흡착된 CO₂를 분리하는 재생반응기를 포함하는 CO₂회수시스템에서 회수반응기에 혼합가스를 공급하는 가스주입방법에 있어서, 상기 회수반응기 챔버 하부의 주공급관으로 CO₂가 포함된 혼합가스를 공급하는 하부혼합가스공급단계와; 상기 회수반응기 챔버 측면의 보조공급관으로 CO₂가 포함된 혼합가스를 공급하는 측면혼합가스공급단계;를 포함하여 이루어진다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 건식흡수제를 이용한 CO₂ 회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조 및 이의 주입방법은,

CO₂와 H₂O가 포함되어 있는 혼합가스의 공급관을 회수반응기의 하부와 측면에 연통 설치하여 회수반응기 내부의 CO₂와 H₂O농도를 균일하게 분포시켜 회수반응기 전체에서 CO₂의 흡착분리가 이루어지도록 함으로써 분리효율을 증대시켰다.

아울러 본 발명은 상기 혼합가스 공급관의 유로상에는 단속밸브를 장착하여 주공급관과 보조공급관의 분사량을 조절할 수 있도록 하여 CO₂제거율을 상승시키도록 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 건식흡수제를 이용한 CO₂회수시스템(10)용 회수반응기의 가스주입구조는 도 1을 참조한 바와같이 외부로부터 공급된 CO₂가 함유된 혼합가스를 고체흡수제와 접촉시켜 CO₂를 선택적으로 흡착시키는 회수반응기(20)와, 상기 회수반응기에서 흡착된 고체흡수제에서 CO₂를 분리하는 재생반응기(30)를 포함하여 구성된다.

상기 회수반응기(20)는 통체로 구성되고 하부에 가스분사판이 형성되어 하부로부터 유입된 혼합가스를 상부로 고르게 배출하여 유동되는 고체흡수제와 접촉시킴으로써 CO₂가 고체흡수제에 흡착 제거 되도록 한다.

이러한 시스템(10)에서 상기 회수반응기(20)에는 CO₂와 H₂O가 포함되어 있는 혼합가스의 공급이 회수반응기 챔버(21)의 하부 뿐만 아니라 측면에서도 이루어져 챔버내부의 CO₂와 H₂O농도가 균일하게 유지되도록 함으로써 CO₂의 흡착분리가 챔버 전체공간에서 이루어지도록 한다.

상기 챔버(21)의 측면에 혼합가스를 공급하는 보조공급관(52)은 도 2a를 참조한 바와같이 챔버(21)측면에 수직방향으로 다수 형성되도록 하거나, 도 2b에 도시된 바와같이 챔버(21)를 중심으로 수평방향으로 다수 형성되도록 하거나, 상기 두가지 형태를 복합적으로 구비하도록 하여 챔버내에 고른 주입/분사가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 2c를 참조한 바와같이 상기 보조공급관(52)에는 각각에 단속밸브(53)를 장착하여 주입되는 혼합가스의 량을 조절할 수 있도록 하며, 상기 밸브의 제어를 자동으로 이루어지도록 하기 위해서는 상기 시스템에 제어부를 더 형성하고, 상기 밸브는 솔레노이드밸브로 형성하여 설정된 패턴 또는 회수반응기 내의 CO₂농도를 센서로 감지하여 필요한 단속밸브를 개방하여 혼합가스를 주입시키도록 할 수 있다.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 회수반응기의 가스주입구조를 갖는 CO₂ 회수시스템을 도시한 전체 개략도.

도 2a, 2b, 2c는 본 발명에 따른 회수반응기의 가스주입구조의 다양한 형태를 도시한 개략도.

도 3은 종래 CO₂회수시스템을 도시한 전체개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : CO₂회수시스템 11 : 이송관

12 : 배출관 20 : 회수반응기

21 : 챔버 30 : 재생반응기

40 : 사이클론 50 : 공급관

51 : 주공급관 52 : 보조공급관

53 : 단속밸브

Claims (4)

1. CO₂가 포함된 혼합가스를 챔버(21) 하부의 주공급관(51)으로 공급해 내부에 유동되는 고체흡수제와 접촉시켜 CO₂를 선택적으로 흡착시키는 회수반응기(20)와, 상기 회수반응기의 CO₂가 흡착된 고체흡수제와 기체를 분리시키는 사이클론(40)과, 상기 사이클론에서 분리된 고체흡수제에 재생가스를 공급하여 흡착된 CO₂를 분리하는 재생반응기(30)를 포함하는 CO₂회수시스템(10)에서 회수반응기에 혼합가스를 공급하는 가스주입구조에 있어서,

   상기 회수반응기(20)에는 챔버(21) 측면에 혼합가스 보조공급관(52)을 연통설치하여 하부와 측면에서 혼합가스를 공급해 챔버(21) 내의 CO₂와 H₂O농도를 균일하게 분포하도록 한 것을 특징으로 하는 건식흡수제를 이용한 CO₂ 회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보조공급관(52)은 회수반응기의 챔버(21) 측면에 수직방향으로 다수 형 성됨을 특징으로 하는 건식흡수제를 이용한 CO₂ 회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보조공급관(52)은 회수반응기 챔버(21)를 중심으로 수평방향으로 다수 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 건식흡수제를 이용한 CO₂ 회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주공급관(51)과 보조공급관(52)에는 단속밸브(53)를 장착하여 주입되는 혼합가스의 량을 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 건식흡수제를 이용한 CO₂ 회수시스템용 회수반응기의 가스주입구조.

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