KR20130000393A - 증기 억제 첨가제 - Google Patents

증기 억제 첨가제

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KR20130000393A
KR20130000393A KR1020127024258A KR20127024258A KR20130000393A KR 20130000393 A KR20130000393 A KR 20130000393A KR 1020127024258 A KR1020127024258 A KR 1020127024258A KR 20127024258 A KR20127024258 A KR 20127024258A KR 20130000393 A KR20130000393 A KR 20130000393A
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필 잭슨
모에타즈 이브라힘 아탈라
벤자민 잭 발링어
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코몬웰스 싸이언티픽 엔드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션
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Abstract

CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법으로서, CO2 함유 가스 스트림은 수용성 암모늄 용액과 접촉된다. 수용성 암모니아 용액은 0.1 내지 40% w/v, v/v, w/w의 암모니아, 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 v/v 또는 w/v 농도 범위의 가용성 염을 포함하며, 상기 가용성 염은 IA, IIA, IIIA 및 IVA 족 금속으로 이루어진 군에서 선택된 양이온 및 VIIA족 원소의 음이온, NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 -으로 이루어진 군에서 선택된 카운터 음이온을 포함한다. 본 발명은 또한 수용성 암모니아 용액 및 상기한 가용성 염을 포함하는 CO2 포집 용매로 확장된다.

Description

증기 억제 첨가제{VAPOR SUPPRESSION ADDITIVE}
본 발명은, 가스 스트림(stream)으로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 아민 및 이의 용도에 관한 것이다.
고정적인 온실 가스 생산자들이 대기 방출을 크게 감소해야 하는 압력이 점점 커지고 있다. 특히 관심이 되는 것은 대기 중으로의 이산화탄소(CO2) 방출이다. CO2의 대기 방출을 감소시키기 위한 한 방법은 점원(point source)에서 이를 포집한 후 지질이나 기타 저장소에 저장하는 것을 통해서이다.
발전소 및 기타 연소 장치의 배가스로부터 CO2를 포집하기 위한 공정을 연소 후 포집(post combustion capture, PCC)이라고 부른다. PCC에 대한 가장 개발된 상업적인 기술은 CO2의 용매 기반 화학적 흡수/방출이다. PCC 기술에 대한 광범위한 신상품 출시가 실현될 때 거대한 양의 암모니아와 아민 같은 용매가 필요할 것이다. 이를 거시적으로 볼 때, 미세한 가루로 분쇄된 흑탄을 태우는 전형적인 2.4 GW 발전기는 약 30-50 톤/분 또는 680 kmol/분의 양으로 CO2를 생성한다. 명확하게, PCC 공장에서 이러한 규모로 주기적으로 사용될 용매의 양은 전례가 없는 것이다. 용매와 (산화 및 열공정을 통하여 생성되는) 용매 분해산물의 잠재적인 환경에 대한 영향을 고려할 필요가 있으며, 특히 이러한 규모에서 용매 누수를 통한 국부적인 환경에 대한 방출은 피할 수 없을 것이다.
CO2 포집을 위한 가장 눈에 띄는 용매는 높은 열안정성, 극히 낮은 증기압, 불연성, 비독성과 같은 특성을 갖는 것들이다. 이러한 물질은 가스 스트림 내에서 최소량의 용매 손실로 CO2를 포집하는 잠재력을 갖는다.
배가스 스트림으로부터 CO2를 제거하기 위하여 암모니아 용액을 사용하는 것은, 가스 혼합물로부터 CO2를 회수하기 위하여 오랫동안 알려진 모노에탄올아민(MEA) 또는 다른 아민을 용매로 사용하는 시스템과 비교하여 다수의 중요한 장점을 가지며 화학적 관점에서 매력적이다. 이러한 장점은 다음을 포함한다.
1. SOx 및 NOx는 사용된 용매 용액을 비료로서 용이하게 팔 수 있다는 가능성을 가지고 흡수될 수 있다(SOx 및 NOx는 아민 용매를 분해시킨다).
2. 암모니아는 가격이 저렴한 화합물이고 널리 상용된다.
3. 이러한 공정에 필요한 전체 에너지는 MEA 시스템에 요구되는 것의 약 40% 로 예상된다.
암모니아 공정에서, 용매 용액은 암모늄, 바이카보네이트 이온 및 더 적은 규모의 카보네이트로 이루어지며 용해된 암모니아(수용액) 및 용해된 CO2(수용액)와 평형을 이룬다. 흡수제 내에서 에너지를 적용하는 것에 의해 스트리퍼에 역인 반응으로 물과 암모니아는 CO2(수용액)과 반응하여 바이카보네이트 이온 또는 암모늄 카바메이트 이온을 형성한다. 관련 있는 수용액상 반응은 다음 전체 반응식으로 요약될 수 있다:
CO2 + H2O + NH3 ↔ HCO3 - + NH4 + (반응식 1)
CO2 + 2NH3 ↔ NH2COO- + NH4 + (반응식 2)
HCO3 - + NH3 ↔ CO3 2 - + NH4 + (반응식 3)
CO3 2 - + H2O + CO2 ↔ 2HCO3 - (반응식 4)
암모니아는 가벼운 분자(분자량=17 돌턴)로서 섭씨 -30 도 이상의 온도(대기압)에서는 가스이고 쉽게 물에 용해된다. 암모니아 수용액을 (연소 후 포집 공정에서와 같은) 가스 스트림과 함께 살포하면 암모니아는 용액을 떠나서 가스상이 될 것이다. 흡수제를 빠져나가는 가스상에서 유리 암모니아의 양은 수용성 암모니아의 양과 비례하며 용액 화학 및 온도와 같은 열역학적인 요인에 의해 조절된다: 보다 높은 온도는 가스상 내에서 암모니아 양을 증가시킨다.
암모니아 공정에서 주요 관심은 흡수제 및 스트리퍼 두 가지와 관련된 암모니아 손실(또는 "누수")이다. 포집 공장에서 암모니아의 누수를 완화시키기 위한 가능한 한 가지 처리 방법은 수용성 암모니아의 끓는 온도를 높이는 첨가제를 사용하여, 염- 또는 공비 효과를 통하여 암모니아 손실을 감소시키는 것이다.
본 발명의 목적은 암모니아를 CO2 포집 용매로서 사용하는 것과 관련한 하나 이상의 문제를 극복하거나 적어도 완화시키는 데에 있다.
명세서 내의 어떠한 선행기술에 대한 참조도 이러한 선행기술이 호주나 기타 다른 관할 구역에서 일반 상식의 일부를 이룬다거나 이러한 종래기술은 당업자에 의해 적절한 것으로 확인, 이해 및 간주되는 것으로 합리적으로 기대할 수 있다라고 하는 인정이나 어떠한 형태의 제안도 아니며 그렇게 받아들여서도 안 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 수용성 암모니아 용액을 포함하거나 이로 이루어지며, 상기 수용성 암모니아 용액은 0.1 중량% 내지 40 중량%의 암모니아 및 0.01 중량% 내지 10 중량% 농도 범위의 가용성 염을 포함하며, 상기 가용성 염은 IA, IIA, IIIA 및 IVA 족 금속의 양이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 양이온 및 VIIA족 원소의 음이온, 및 NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 - 및 다른 수가용성 카운터 음이온으로 이루어진 군에서 선택된 카운터 음이온을 포함하는 CO2 포집 용매에 CO2 함유 가스 스트림을 접촉시키는 단계; 및
CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2 포집 용매로 CO2를 흡수하는 단계;를 포함하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 0.1 중량% 내지 40%의 암모니아 농도를 갖는 수용성 암모니아 용액; 및
0.01 중량% 내지 10 중량% 농도 범위의 가용성 염을 포함하되, 상기 가용성 염은 IA, IIA, IIIA 및 IVA 족 금속으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 양이온 및 VIIA족 원소의 음이온, NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 - 으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 카운터 음이온, 또는 다른 수가용성 카운터 음이온을 포함하는 CO2 포집 용매가 제공된다.
상기한 본 발명의 양태에서 바람직한 형태로서, 상기 가용성 염의 양이온은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소의 양이온이고, 상기 음이온은 F, Cl, Br, I, At 원소의 음이온, 및 NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 - 으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 음이온, 또는 다른 수가용성 카운터 음이온이다.
상기 첨가제는 염의 용액, 순수한 고체, 몇 가지 염의 이종 고체 혼합물 또는 수용성 염(물에 용해된 염)의 혼합물일 수 있다. 첨가제는 첨가시 결정상, 분말형, 용융된 상태 또는 다른 상태일 수 있다. 염은 또한 수화된 결정 고체로, 즉, 염은 결정체의 물을 포함하는 고체이다. 또한, 염은 혼합된 고체염, 예를 들면 Na(X)K(1-X)Cl 로서 첨가될 수 있다. 염은 물과 혼화성이 있는 용매에 용해되어 수용성 암모니아 용액 대부분의 양에 첨가될 수 있다. 본 발명의 바람직한 형태로서, 수가용성 염은 0.1 내지 5 중량%의 농도로, 가장 바람직하게는 1 내지 3 중량%의 농도로 첨가된다.
CO2 포집을 위해 사용된 수용성 암모니아 용액의 농도는 0.1 중량% 내지 40 중량% 농도 범위이다. 첨가제의 유일한 목적은 발전소 배가스에 포함된 CO2의 흡수 시 가스상으로 변환되는 용해된 암모니아의 양을 감소시키는 것이다. 암모니아는 CO2 포집의 단독 용매이거나 다른 용매와 혼합될 수 있다. 이러한 다른 용매는 모든 CO2 포집 아민을 포함할 수 있으며, 혼합 용매 내 암모니아 농도 보다 적은 농도이면 된다. 몇 가지 통상적이고 적합한 포집 용매의 화학 구조식이 아래에 나타나 있다:
Figure pct00001
특히, 추가 용매는 모노에타올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA), 2-아미노-2-메틸프로판올(AMP), 메틸디에탄올아민(MDEA) 및 피페라진(PZ), 메틸디에탄올아민(MDEA), 디글리콜아민(DGA), 및 디-이소프로파놀아민(DIPA) 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된다. 혼합 용매에서 이러한 추가 용매의 농도는 혼합 용매 내 암모니아 농도 보다 낮다. 따라서, 혼합 용매가 사용되는 상황에서 용매 내 암모니아의 농도는 20 내지 40 중량% 범위이다.
본 발명의 염의 바람직한 형태에서, 양이온은 바륨, 세슘 또는 루비듐으로 이루어진 군에서 선택된 양이온 중에서 하나 이상이고, 음이온은 염화물, PO4 3 - 또는 질산염이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 문맥이 달리 요구하는 경우를 제외하고는 "포함하다"라는 용어 및 "포함하는","포함한다" 및 "포함되다"와 같은 용어의 변형은 다른 첨가제, 성분 및 정수 및 단계를 배제하는 것이 아니다.
도 1은 10 중량% 수용성 암모니아 및 다양한 첨가제를 포함하는 150 ㎖ 용액 상부의 평형 헤드 스페이스(상부 공간) 압력 그래프이다.
본 발명자의 목적은 암모니아에 첨가되었을 때 용액의 끓는 온도를 높여서 이원 공비 효과를 통하여 NH3 손실을 감소시키는 첨가제를 발견하는 것이다. 본 작업에서, 계산은 CH3COOH-NH3(열안정성 염), MEA-NH3, 트리스(THAM)-NH3, Na+-NH3 및 HCO3 --NH3 모델 시스템으로 수행하였다.
산출 방법
B3LYP/6-31++G(d,p) 방법은 상대적인 수소 결합력에 대하여 잘 작동하며, 얻어진 열화학적 값은 대개 실험 결과의 10 kJ/mol 내이므로, 본 사례에 사용되었다. 영점 에너지는 0.9806의 Scott/Radom 인자를 사용하여 조정하였으며 분할 기능에 대한 진동 엔트로피 기여도는 1.0015에 의해 조정하였다. 모든 결과는 298.15 K 온도에 대한 것이다. Na+-NH3 계산을 제외하고는 가우시안 03 프로그램으로 G3 수준에서 수행되었으며, 독랜즈에 위치한 SGI-알틱스 다중-노드 DDI 시스템에서 작동되는 GAMESS 소프트웨어, VIC가 계산에 사용되었다. 계산 결과가 표 1(a) 및 1(b)에 나타나 있다.
[표 1(a)]
Figure pct00002
[표 1(b)]
Figure pct00003
표 1(a) 및 1(b)에 있는 숫자는 다음 반응의 에너지 계산에 사용될 수 있다:
X-NH3 → X + NH3
이러한 숫자는 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
298.15K에서 정전기적인 수소 결합/NH3 반응 에너지
Figure pct00004
한편, 이러한 값은 다음을 사용하여 평형 상수를 계산하는 데 사용될 수 있다
G = -RT.ln(Keq).
이러한 값은 표 3에 포함되어 있다.
[표 3]
현재까지 계산된 수소 결합된 결합물에 대한 평형 상수
Figure pct00005
상기에 나타난 바와 같이, 나트륨과의 정전기적 결합은 예상과 같이, 강한 가스상 결합이며 평형은 용액상에서도 결합 복합물 쪽에 있다. CH3COOH-NH3가 CH3COO- 및 NH4 +를 형성하기 위한 가스상 전하 분리는 상당한 에너지(표 2(a) 및 2(b)를 참조)를 요하며, 이에 따라 CH3COOH-NH3를 이들 생성물로 분리하기 위한 큰 엔탈피 값을 요한다. CH3COOH-NH3에 대한 가스상 쌍극자-쌍극자 상호 작용은 약 40 kJ/mol의 힘을 갖는다.
평형 상수(298 K)는 트리스가 암모니아와의 결합을 약간 더 선호하는 것으로 나타나지만, 연구된 알카놀아민 중, MEA는 트리스히드록시메틸아미노메탄과 같이 암모니아와 강한 상호 작용을 이룬다.
명백하게, 나트륨 양이온이 결합을 가장 강하게 선호하며, HCO3 -는 분해 생성물을 선호한다(히드록시기의 수소는 전혀 산성이 아니다).
만약 결합물-형성이 선호되고, 만약 이것이 평형 상수에 반영된다면, 휘발성 감소와 함께 더 높은 용매 끓는 온도가 관찰될 것이 전체적으로 추정된다.
이러한 정보에 기초하여, MEA는 암모니아의 휘발성을 감소시키는 데 트리스와 정확히 동일하게 동작해야만 한다.
이러한 정보에 기초하여, 수가용성 염은 0.01 중량% 내지 10 중량% 농도 범위에서 용액 내 암모니아의 휘발성을 억제시키기에 적합할 것이다. 증기압 억제를 선호하는 가용성 염은 IA, IIA, IIIA 및 IVA 족 금속으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 양이온 및 VIIA 족 원소의 음이온, NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 - 으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 카운터 음이온, 또는 다른 수가용성 카운터 음이온을 가지는 것을 포함한다. 이들은 특히 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra로 이루어지는 군에서 선택된 원소의 양이온 및 F, Cl, Br, I, At, 원소의 음이온, NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 - 으로 이루어진 군에서 선택된 음이온, 또는 다른 수가용성 카운터 음이온을 갖는 하나 이상의 가용성 염을 포함한다.
암모니아의 휘발성을 억제하는데 가용성 염의 효과를 평가하기 위하여 다음 실험을 수행하였다.
VLE 측정을 위한 실험 방법
수용성 NH3 용액 및 수증기 억제제에 대하여, 억제제의 첨가는 만약 억제가 일어난다면 (억제제가 첨가되지 않은 동등한 용액과 비교할 때) 더 낮은 평형 헤드 스페이스 압력을 나타내어야 한다.
증기 억제 % = (P억제제 미첨가 - P억제제 첨가)/P억제제 미첨가 × 100
다수의 가용성 염의 증기 억제를 평가하기 위하여 실험이 수행되었으며 결과가 도 1에 나타나 있다. 여기서, 런(Run) B=BaCl2; 런 C=CsCl; 런 R=RbCl; 런 A=암모니아 그리고 런 THAM=트리스(히드록시메틸)아미노메탄, (HOCH2)3CNH2 이다.
파 압력 반응기, 몇 개의 압력 센서, 가스 관, 열전대, 통제 소프트웨어 및 수조를 포함하는 증기-액체 평형 장치가 본 실험에 사용된다.
반응기는 10 중량%의 암모니아 및 이온성 고체로서 첨가된 1 중량%의 가용성 염으로 이루어진 용액 150 ㎖로 채웠다. 테스트 샘플로부터 공기를 제거하기 위하여 시스템이 반복적으로 배기되고 질소 가스로 세척되는 동안 용액의 온도는 평형을 유지하도록 하였다. 마지막으로, 헤드 스페이스가 배기되고, 평형에 도달(Δp, ΔT=0, 적어도 1 시간 동안 압력/온도가 일정하게 유지)될 때까지 액체 상부(헤드 스페이스내)의 압력이 기록되었다.
값을 기록하였다. 다음에, 동일한 조건에서 (수용액이 분석될 때 기준선을 수정하기 위하여) 수용액에 대하여 평가하였다.
도 1은 10 중량% 수용성 암모니아 및 다양한 첨가제를 포함하는 150 ㎖ 용액 상부의 평형 헤드 스페이스 압력 그래프이다. 도 1에 나타난 결과를 살펴 보면, 값이 낮을수록 NH3 억제가 더 선호 된다. 0 내지 20 바 범위를 갖는 전송기로 측정되기 때문에 절대 압력값은 의미가 없다. 상대값이 중요하다. Y-축 값은 센서로 읽는 압력과 실제 실험실 압력(기압계를 사용하여 측정되는) 간의 차이와 같다. 수증기의 분압은 2.2 내지 3.2 kPa(0.02 내지 0.03 atm)이다. 실험은 상온에서 수행되었으며 70 시간에 이르도록 수행된 그래프에서(도면 범례에서 별표) 측정된 값에 대한 실험실 온도 변동의 영향이 나타난다.
CsCl 의 평균 압력값 = 0.153 atm
물 분압에 대한 수정값 = 0.123 내지 0.133 atm (평균 = 0.128 atm)
암모니아의 평균 압력값 = 0.218 atm
물 분압에 대한 수정값 = 0.188 내지 0.198 (평균 = 0.193 atm)
CsCl에 의한 평균 증기 억제 34% (범위 = 29 내지 38%)
약 0.254 atm 에서 절대 압력에 직선으로 수평인 선은 세 번의 수용성 암모니아 런 반복의 평균이다. 런 C, 런 B 및 런 R. 결과는 첨가제 C = 염화세슘, B = 염화바륨, R = 염화루비듐으로 인한 증기 억제 효과가 명백함을 입증한다. 5 시간 후에 얻어진 평형 압력은 첨가제 없이 10 중량% 수용성 암모니아에 대하여 얻어진 평균 평형 압력 보다 더 낮다.
본 명세서에서 개시되고 정의된 본 발명은 언급되거나 본문과 도면으로부터 명백한 둘 또는 그 이상의 각 특성의 모든 대체 조합으로 확장될 수 있음이 이해되어야만 한다. 이러한 상이한 조합 모두는 본 발명의 다양한 대안적인 측면들을 구성한다.

Claims (14)

  1. 0.1% w/w 내지 40% w/v 의 암모니아 농도를 갖는 수용성 암모니아 용액; 및
    CO2 포집 용매를 기준으로 할 때 0.01 중량% 내지 10 중량% 농도 범위의 가용성 염을 포함하되, 상기 수가용성 염은 IA, IIA, IIIA 및 IVA 족 금속으로 이루어진 군에서 선택된 양이온 및 VIIA족 원소의 음이온, NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 -으로 이루어진 군에서 선택된 카운터 음이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 CO2 포집 용매.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가용성 염의 양이온은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra의 양이온으로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 음이온은 F, Cl, Br, I, At 원소의 음이온, 및 NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 -으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 포집 용매.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양이온이 바륨, 세슘 또는 루비듐 양이온으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포집 용매.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 음이온이 염화물, 질산염 또는 PO4 3 -인 것을 특징으로 하는 포집 용매.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 수가용성 염은 0.1 내지 5 중량%의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 포집 용매.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 수가용성 염은 1 내지 3 중량%의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 포집 용매.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    모노에타올아민(MEA), DEA, 디에탄올아민, 2-아미노-2-메틸프로판올(AMP), 메틸디에탄올아민(MDEA) 및 피페라진(PZ), 메틸디에탄올아민(MDEA), 디글리콜아민(DGA), 및 디-이소프로파놀아민(DIPA) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 추가 용매를 더 포함하여 혼합 용매를 형성하며, 추가 용매(들)의 농도는 상기 혼합 용매 내의 암모니아 농도 보다 적은 것을 특징으로 하는 포집 용매.
  8. 0.1% w/v, v/v, w/w 내지 40% w/v 암모니아를 포함하는 수용성 암모니아 용액, 및 CO2 포집 용매를 기준으로 할 때 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 v/v 또는 w/v 농도 범위의 가용성 염을 포함하며, 상기 가용성 염은 IA, IIA, IIIA 및 IVA 족 금속으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 양이온 및 VIIA족 원소의 음이온, NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3- 및 HCO3 -으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 카운터 음이온을 포함하는 CO2 포집 용매 용액에 CO2 함유 가스 스트림을 접촉시키는 단계; 및
    CO2 함유 가스 스트림으로부터 암모니아 용액으로 CO2를 흡수하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가용성 염의 양이온은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소의 양이온이고, 상기 음이온은 F, Cl, Br, I, At 원소의 음이온, 및 NO3 -, SO4 2 -, OH-, PO4 3 - 및 HCO3 -으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 음이온인 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 양이온이 바륨, 세슘 및 루비듐 양이온으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 음이온이 염화물, 질산염 또는 PO4 3 -인 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
  12. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 수가용성 염이 0.1 내지 5 중량%의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
  13. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 수가용성 염이 1 내지 3 중량%의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
  14. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    모노에타올아민(MEA), DEA, 디에탄올아민, 2-아미노-2-메틸프로판올(AMP), 메틸디에탄올아민(MDEA) 및 피페라진(PZ), 메틸디에탄올아민(MDEA), 디글리콜아민(DGA), 및 디-이소프로파놀아민(DIPA) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 추가 용매를 더 포함하여 혼합 용매를 형성하며, 상기 혼합 용매 내의 추가 용매(들)의 농도는 상기 혼합 용매 내의 암모니아 농도 보다 적은 것을 특징으로 하는 CO2 함유 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101402898B1 (ko) 2012-08-16 2014-06-03 부산대학교 산학협력단 이산화탄소 분리용 블렌딩 흡수제

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1000357B (de) * 1954-12-06 1957-01-10 Iavetrocokeia Spa Verfahren zur Abtrennung und Wiedergewinnung von Kohlensaeure aus Gasgemischen
US2889197A (en) * 1955-05-17 1959-06-02 Baumann Friedrich Method of removing carbon dioxide and hydrogen sulphide from gases
AU2004227918B2 (en) * 2003-04-04 2010-01-07 Board Of Regents, The University Of Texas System Polyamine/alkali salt blends for carbon dioxide removal from gas streams
JP2004352587A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Toshiba Corp 排ガス中の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法
DK1781400T3 (da) * 2004-08-06 2013-09-23 Alstom Technology Ltd Rensning af forbrændingsgas herunder fjernelse af co2
JP2006096572A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Research Institute Of Innovative Technology For The Earth 炭酸ガスの分離・回収方法
JP2007000702A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Kansai Electric Power Co Inc:The 吸収液、co2又はh2s又はその双方の除去装置及び除去方法
CN101325995A (zh) * 2005-08-16 2008-12-17 Co2Crc技术股份有限公司 从气流中脱除二氧化碳的装置和方法
NO20060807L (no) * 2006-02-17 2007-08-20 Omar Chaalal Fremgangsmate til rensing av saltvann
US7846407B2 (en) * 2006-04-07 2010-12-07 Liang Hu Self-concentrating absorbent for acid gas separation
JP5009746B2 (ja) * 2006-11-01 2012-08-22 沖縄電力株式会社 燃焼排ガス中の二酸化炭素の化学固定法
US20100196244A1 (en) * 2007-03-15 2010-08-05 Silicon Fire Ag Method and device for binding gaseous co2 to sea water for the flue gas treatment with sodium carbonate compounds
CN101678268A (zh) * 2007-05-01 2010-03-24 鲍尔斯潘公司 使用混合铵/碱溶液从烟道气流中除去二氧化碳
US7981196B2 (en) * 2007-06-04 2011-07-19 Posco Apparatus and method for recovering carbon dioxide from flue gas using ammonia water
KR100851493B1 (ko) * 2007-06-04 2008-08-08 주식회사 포스코 암모니아수를 이용한 이산화탄소 흡수 방법
AU2008292143B2 (en) * 2007-08-30 2011-12-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for removal of hydrogen sulphide and carbon dioxide from an acid gas stream
US20090155889A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-18 Alstom Technology Ltd System and method for regeneration of an absorbent solution
JP5559067B2 (ja) * 2008-03-13 2014-07-23 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ ガスからの二酸化炭素の除去方法
DE102008039171A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-22 Institut für nachhaltigen Umweltschutz INU GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Prof. Dr. Detlev Möller, 12489 Berlin) Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauch- und Abgasen
JP5268719B2 (ja) * 2009-03-11 2013-08-21 株式会社東芝 海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法及びシステム
US8328911B2 (en) * 2010-06-21 2012-12-11 The University Of Kentucky Research Foundation Method for removing CO2 from coal-fired power plant flue gas using ammonia as the scrubbing solution, with a chemical additive for reducing NH3 losses, coupled with a membrane for concentrating the CO2 stream to the gas stripper

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