KR20130137473A - Apparatus for removing carbon dioxide for capturing carbon dioxide - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an carbon dioxide-removing apparatus comprising an absorption column for receiving carbon dioxide-containing exhaust gas and an absorption liquid, and absorbing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing exhaust gas with the absorption liquid; a stripper for receiving the carbon dioxide-containing absorption liquid having absorbed the carbon dioxide, and discharging carbon dioxide-containing gas including carbon dioxide gasified from the carbon dioxide-containing absorption liquid; and a transfer pipe for transferring the carbon dioxide-containing absorption liquid from the absorption column to the stripper. The transfer pipe includes an insulation tool for insulating the carbon dioxide-containing absorption liquid. By using the carbon dioxide-removing apparatus according to the present invention, energy used for capturing and stripping carbon dioxide can be reduced greatly and the capacity of the stripper can be reduced.

Description

이산화탄소 포집을 위한 이산화탄소 제거장치{Apparatus for removing carbon dioxide for capturing carbon dioxide}Apparatus for removing carbon dioxide for capturing carbon dioxide}

본 발명은 이산화탄소 포집을 위한 흡수 및 탈거장치에 관한 것이다.The present invention relates to an absorption and stripping apparatus for carbon dioxide capture.

최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 줄이기 위해 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다. 화학적 흡수법은 흡수액을 사용하여 이산화탄소를 제거하는 것으로서, 높은 효율과 안정적인 공정때문에 가장 많이 연구되고 있다. Recently, efforts to capture and store greenhouse gases, which are the causes of global warming, have been racing internationally. In particular, many technologies such as chemical absorption method, adsorption method, membrane separation method and deep cooling method have been developed to reduce carbon dioxide, which is an acid gas among greenhouse gases. Chemical absorption method is to remove the carbon dioxide by using the absorption liquid, which is the most studied because of the high efficiency and stable process.

화학적 흡수액을 이용한 일반적인 이산화탄소 흡수 및 탈거 공정에 따르면, 도 1과 같이 흡수탑과 탈거탑을 구비한다. 흡수탑에는 이산화탄소 함유 배가스와 흡수액이 공급되며, 상기 배가스 내의 이산화탄소는 화학반응에 의해 흡수액에 흡수된다. 이산화탄소가 제거된 배가스는 흡수탑 상부로 배출되며, 상기 이산화탄소를 포집한 이산화탄소 함유 흡수액은 흡수탑 하부로 이동하여 탈거탑으로 이송되고, 이를 이산화탄소 흡수 공정이라 한다.According to a general carbon dioxide absorption and stripping process using a chemical absorbing liquid, an absorption tower and a stripping column are provided as shown in FIG. 1. The absorption tower is supplied with a carbon dioxide-containing exhaust gas and an absorption liquid, and the carbon dioxide in the exhaust gas is absorbed into the absorption liquid by a chemical reaction. The exhaust gas from which carbon dioxide has been removed is discharged to the upper part of the absorption tower, and the carbon dioxide-containing absorption liquid which collects the carbon dioxide is moved to the lower part of the absorption tower and transferred to the stripping column, which is called a carbon dioxide absorption process.

상기 탈거탑에서 상기 이산화탄소 함유 흡수액이 가열되어 흡수액으로부터 이산화탄소가 분리되어 배출됨으로써 이산화탄소를 포집하게 되며, 상기 흡수액으로터 분리된 이산화탄소는 탈거탑 상부로 배출되며, 이산화탄소가 분리된 흡수액은 흡수탑으로 이송되어 재사용된다. 이를 탈거공정 또는 흡수액의 재생공정이라 한다.The carbon dioxide-containing absorbent liquid is heated in the stripping column to separate carbon dioxide from the absorbent liquid and discharged to collect carbon dioxide. The carbon dioxide separated from the absorbent liquid is discharged to an upper portion of the stripping column, and the absorbed liquid separated from carbon dioxide is transferred to the absorption tower. To be reused. This is referred to as stripping process or regeneration of absorbent liquid.

상기 탈거탑에서 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거하는 공정은 이산화탄소 함유 흡수액을 가열함으로써 이산화탄소를 기화시켜 분리하게 된다. 이 때 이산화탄소의 기화를 위해 100~140℃의 높은 온도가 요구되며, 이러한 온도를 유지하기 위해 많은 열에너지가 소모되고 있다. The step of removing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent in the stripping column is to separate the carbon dioxide by vaporizing the carbon dioxide-containing absorbent by heating. At this time, a high temperature of 100 ~ 140 ℃ is required for the vaporization of carbon dioxide, a lot of heat energy is consumed to maintain this temperature.

따라서, 상기 이산화탄소 흡수 및 탈거공정에서 소모되는 에너지를 줄이기 위한 관련 공정의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for developing related processes to reduce energy consumed in the carbon dioxide absorption and stripping process.

본 발명의 한 측면은 탈거 공정에서 사용되는 에너지 소모량을 줄이면서 탈거 효율을 높일 수 있는 이산화탄소 제거장치를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a carbon dioxide removal apparatus that can increase the stripping efficiency while reducing the energy consumption used in the stripping process.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 이산화탄소 함유 배가스 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑; 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스를 배출하는 탈거탑; 및 상기 이산화탄소 함유 흡수액이 상기 흡수탑에서 탈거탑으로 이송되는 이송관을 포함하며, 상기 이송관은 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 보온하는 보온수단을 구비하는 이산화탄소 제거장치가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the absorption tower is supplied with carbon dioxide-containing exhaust gas and the absorption liquid, and absorbs carbon dioxide from the carbon dioxide-containing exhaust gas by the absorption liquid; A stripping column supplied with a carbon dioxide-containing absorption liquid that absorbs the carbon dioxide, and discharging a carbon dioxide-containing gas including carbon dioxide carbonated from the carbon dioxide-containing absorption liquid; And a transfer pipe through which the carbon dioxide-containing absorbent liquid is transferred from the absorption tower to the stripping column, wherein the transfer tube includes a thermal insulation means for insulating the carbon dioxide-containing absorbent liquid.

상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액을 저장하는 저장조를 구비하며, 상기 저장조는 보온수단에 의해 보온될 수 있다.The absorption tower includes a storage tank for storing the carbon dioxide-containing absorbent liquid, and the storage tank may be warmed by a heat insulating means.

상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액이 배출되는 배출구가 존재하는 하부가 보온수단에 의해 보온될 수 있다.The absorption tower may be warmed by the insulating means the lower portion that the outlet for discharging the carbon dioxide-containing absorbent liquid is present.

상기 보온수단은 에어로젤, 폴리우레탄폼, 그라스울, 미네랄울, 칼슘실리케이트 및 퍼라이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.The warming means may be any one or a combination of airgel, polyurethane foam, glass wool, mineral wool, calcium silicate and perlite.

상기 이산화탄소 제거장치는 상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 함유 가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removal device may further include a heat exchanger for exchanging heat of carbon dioxide-containing gas discharged from the stripping column with carbon dioxide-containing absorbent liquid transferred through the transfer pipe.

상기 이산화탄소 제거장치는 열교환된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removal device may further include a condenser for condensing water contained in the heat-exchanged carbon dioxide-containing gas.

상기 이산화탄소 제거장치는 스팀을 사용하여 탈거탑에 열에너지를 공급하고, 상기 스팀이 응축된 스팀응축수를 배출하는 리보일러 및 상기 리보일러에서 배출되는 스팀 응축수의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removal device uses carbon to supply heat energy to the stripping column, and includes carbon dioxide which is transferred to the reboiler for discharging steam condensed water condensed with steam and the heat of steam condensed water discharged from the reboiler through the transfer pipe. A heat exchanger for heat exchange with the absorbent liquid may be further provided.

상기 이산화탄소 제거장치는 상기 흡수탑으로 공급되는 이산화탄소 함유 배가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비할 수 있다.The carbon dioxide removal device may further include a heat exchanger for exchanging heat of carbon dioxide-containing exhaust gas supplied to the absorption tower with carbon dioxide-containing absorption liquid transferred through the transfer pipe.

상기 이산화탄소 제거장치의 상기 이송관은 상기 열교환기에 의해 열교환된 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소 함유 가스를 분리하는 기액분리장치를 더 구비할수 있다.The transfer pipe of the carbon dioxide removal device may further include a gas-liquid separation device for separating the carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide-containing absorbent liquid heat-exchanged by the heat exchanger.

상기 이산화탄소 제거장치는 상기 분리된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 구비할 수 있다.The carbon dioxide removal device may include a condenser for condensing water contained in the separated carbon dioxide-containing gas.

본 발명의 이산화탄소 제거장치를 사용함으로써, 이산화탄소 포집 및 탈거 공정에 소모되는 에너지를 획기적으로 줄일 수 있으며, 탈거탑의 용량을 작게 설계할 수 있다.By using the carbon dioxide removal apparatus of the present invention, the energy consumed in the carbon dioxide capture and stripping process can be significantly reduced, and the capacity of the stripping tower can be designed small.

도 1은 종래의 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 이송관, 저장조 및 흡수탑 하부에 보온수단이 구비되어 있고, 기액분리장치를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 이산화탄소 함유 배가스 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 이산화탄소 함유 가스 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 스팀응축수 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 이산화탄소 함유 가스 열교환기 및 스팀응축수 열교환기가 구비된 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a conventional carbon dioxide removal apparatus.
FIG. 2 schematically illustrates a carbon dioxide removal apparatus having a heat insulating means under the transfer pipe, a storage tank, and an absorption tower, and further including a gas-liquid separator.
Figure 3 schematically shows a carbon dioxide removal apparatus equipped with a carbon dioxide-containing exhaust gas heat exchanger.
Figure 4 schematically shows a carbon dioxide removal device equipped with a carbon dioxide-containing gas heat exchanger.
Figure 5 schematically shows a carbon dioxide removal device equipped with a steam condensate water heat exchanger.
FIG. 6 schematically illustrates a carbon dioxide removal apparatus equipped with a carbon dioxide containing gas heat exchanger and a steam condensate water heat exchanger.

본 발명은 이산화탄소 흡수 및 제거 공정에 있어서, 탈거탑에서 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 이산화탄소 제거장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon dioxide removal apparatus that can reduce the energy consumed in the stripping column in the carbon dioxide absorption and removal process.

본 발명의 이산화탄소 제거장치는 보온수단을 구비하여 이산화탄소 함유 흡수액이 이송되는 과정에서 발생하는 열손실을 줄일 수 있다. 이하 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
Carbon dioxide removal apparatus of the present invention is provided with a thermal insulation means can reduce the heat loss generated in the process of transferring the carbon dioxide-containing absorbent liquid. It will be described below in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 대한 도면으로서, 보온수단을 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이산화탄소 제거장치는 이산화탄소 함유 배가스(101) 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스(101)로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑(201); 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스(104)를 배출하는 탈거탑(203); 및 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 상기 흡수탑(201)에서 탈거탑(203)으로 이송되는 이송관(302)을 포함하며, 상기 이송관(302)은 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 보온하는 보온수단을 구비한다.
2 is a view showing an embodiment of the present invention, which schematically shows a carbon dioxide removal apparatus having a warming means. As shown in FIG. 2, the carbon dioxide removal device includes an absorption tower 201 supplied with a carbon dioxide-containing exhaust gas 101 and an absorption liquid, and absorbing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 by the absorption liquid; A stripping column (203) supplied with a carbon dioxide-containing absorbent liquid (103) absorbing the carbon dioxide and discharging a carbon dioxide-containing gas (104) containing carbon dioxide evaporated from the carbon dioxide-containing absorbent liquid (103); And a transfer pipe 302 in which the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is transferred from the absorption tower 201 to the stripping column 203, and the transfer tube 302 keeps the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 warm. It is provided with a thermal insulation means.

상기 흡수탑(201)에 이산화탄소 함유 배가스(101)와 흡수액이 공급되면, 흡수탑(201) 내부에서 상기 이산화탄소 함유 배가스(101)와 흡수액이 접촉하여, 흡수액에 이산화탄소가 흡수된다. 이산화탄소가 흡수액에 흡수되는 반응은 발열반응으로, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 온도가 상승하게 된다. 본 발명의 이산화탄소 제거장치는 상기 승온된 이산화탄소 함유 흡수액(103)의 열에너지가 손실되지 않도록 보온수단을 구비함으로써 탈거탑에서 소모되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
When the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 and the absorption liquid are supplied to the absorption tower 201, the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 and the absorption liquid come into contact with each other in the absorption tower 201 to absorb carbon dioxide into the absorption liquid. The reaction in which carbon dioxide is absorbed in the absorbent liquid is an exothermic reaction, and the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 in which carbon dioxide is absorbed is increased. The carbon dioxide removal apparatus of the present invention can reduce the energy consumed in the stripping column by providing a thermal insulation means so that the thermal energy of the elevated carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is not lost.

상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 흡수탑(201) 하부에서 배출되어 탈거탑으로 이송되며, 이산화탄소가 제거된 배가스(109)는 흡수탑(201) 상부로 이동하여 배출될 수 있다.
The carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 absorbing the carbon dioxide is discharged from the lower portion of the absorption tower 201 and transferred to the stripping column, and the exhaust gas 109 from which carbon dioxide is removed may be moved to the upper portion of the absorption tower 201 and discharged.

이 때 상기 흡수탑(201)에서 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 배출되어 탈거탑(203)으로 이송되는 과정에서, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 통과하는 모든 흡수탑(201) 장비에 보온 수단이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡수탑(201)은 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 저장하는 저장조(301)를 구비하며, 상기 저장조(301)는 보온수단에 의해 보온될 수 있다. 또한, 흡수탑(201) 하부에서 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 배출되는 배출구는 흡수탑(201) 하부에 존재할 수 있는데, 상기 배출구가 존재하는 흡수탑(201) 하부도 보온수단에 의해 보온될 수 있다.
At this time, in the process of discharging the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 from the absorption tower 201 and transporting it to the stripping column 203, the thermal insulation means is provided to all the absorption tower 201 equipment through which the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 passes. It may be provided. For example, the absorption tower 201 may include a storage tank 301 for storing the carbon dioxide-containing absorption liquid 103, and the storage tank 301 may be warmed by a thermal insulation means. In addition, a discharge port through which the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is discharged from the absorption tower 201 may be present in the lower portion of the absorption tower 201. have.

상기 흡수탑(201)에서 배출되어 탈거탑(203)으로 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 이송관(302)을 통하여 이송되는데, 상기 이송관(302)은 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 보온하는 보온수단을 구비할 수 있다. 상기 보온수단에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)의 열에너지가 손실되는 것을 방지하여 탈거탑에서 소모되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
The carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 discharged from the absorption tower 201 and transferred to the stripping column 203 is transferred through the transfer pipe 302, and the transfer pipe 302 keeps the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103. It can be provided with a thermal insulation means. By preventing the heat energy of the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 from being lost by the insulating means, energy consumed in the stripping column may be reduced.

상기 이송관(302), 저장조(301) 및 흡수탑(201) 하부를 보온하는 보온수단은 에어로젤, 폴리우레탄폼, 그라스울, 미네랄울, 칼슘실리케이트 및 퍼라이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않으며, 통상의 기술자가 용이하게 사용할 수 있는 보온수단을 이용할 수 있다.
The insulating means for insulating the lower portion of the transfer pipe 302, the storage tank 301 and the absorption tower 201 may be any one or a combination of airgel, polyurethane foam, glass wool, mineral wool, calcium silicate and perlite. However, the present invention is not limited thereto, and a heat insulating means which can be easily used by those skilled in the art may be used.

상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 이송관(302)을 거쳐 탈거탑(203)에 공급되는데, 탈거탑(203)에서는 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 가열되어, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 이산화탄소를 기화시키는 공정이 이루어지게 되며, 이 때 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)의 온도는 예를 들어 110~140℃일 수 있다. 상기 조건을 만족시키기 위해 리보일러(204)로부터 열이 공급될 수 있다. 상기 리보일러(204)는 고온의 스팀(107)이 공급되어, 스팀(107)의 열을 탈거탑(203)에 전달하게 된다. 상기 스팀(107)의 열은 탈거탑(203)에서 리보일러(204)로 공급되는 흡수액(110)을 가열하게 되며, 리보일러(204)에 의해 가열된 흡수액(111)이 탈거탑(203)으로 이송되어 열이 전달된다. 열원에 해당하는 고온의 스팀(107)은 상기의 방식으로 탈거탑(203)에 열을 전달한 후, 스팀응축수(108)가 되어 리보일러(204)에서 배출된다.
The carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is supplied to the stripping column 203 via a transfer pipe 302, and the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated in the stripping column 203, so that the carbon dioxide is absorbed from the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103. The process of vaporizing is made, and the temperature of the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 may be, for example, 110 ~ 140 ℃. Heat may be supplied from the reboiler 204 to satisfy the condition. The reboiler 204 is supplied with a high temperature steam 107, and transfers the heat of the steam 107 to the stripping column 203. The heat of the steam 107 heats the absorption liquid 110 supplied from the stripping tower 203 to the reboiler 204, and the absorption liquid 111 heated by the reboiler 204 is removed from the stripping column 203. Is transferred to the heat transfer. The high temperature steam 107 corresponding to the heat source transfers heat to the stripping column 203 in the above manner, and then becomes steam condensed water 108 and is discharged from the reboiler 204.

상기 탈거탑(203)의 공정에 의해 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스(104)는 탈거탑(203) 상부로 배출된다. 이산화탄소가 탈거된 흡수액, 즉 재생된 흡수액(102)은 탈거탑(203) 하부로 배출되어 흡수탑(201)으로 이송된다. 흡수탑(201)으로 이송된 흡수액(102)은 이산화탄소 흡수 공정에 재사용된다.
The carbon dioxide-containing gas 104 including carbon dioxide vaporized from the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 by the process of the stripping column 203 is discharged to the stripping column 203. The absorbent liquid from which carbon dioxide has been removed, that is, the regenerated absorbent liquid 102 is discharged to the lower part of the stripping tower 203 and is transferred to the absorption tower 201. The absorption liquid 102 transferred to the absorption tower 201 is reused in the carbon dioxide absorption process.

상기 탈거탑(203)에서 재생된 흡수액(102)은, 재생과정에서 열에너지를 공급받게 되며, 이 때 재생된 흡수액(102)은 예를 들어 80~140℃일 수 있다. 따라서, 상기 재생된 흡수액(102)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(202)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
The absorbent liquid 102 regenerated by the stripping column 203 receives heat energy during the regeneration process, and the regenerated absorbent liquid 102 may be, for example, 80 to 140 ° C. Therefore, the heat exchanger 202 may be provided to heat exchange the heat of the regenerated absorbent liquid 102 to the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 transferred through the transfer pipe 302. In addition, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated, so that a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is vaporized.

상기 이산화탄소 제거장치는 탈거탑(203)에서 재생되는 흡수액의 열 또는 흡수탑(201) 및 탈거탑(203)으로 유입되거나, 그로부터 배출되는 각종 가스의 열을 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기를 추가로 구비할 수 있다. 상기 열교환기에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되므로, 재생탑에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 이산화탄소가 기화된다.
The carbon dioxide removal apparatus heat-exchanges heat of the absorbent liquid regenerated in the stripping column 203 or heat of various gases introduced into or discharged from the absorbing tower 201 and the stripping column 203 with the carbon dioxide-containing absorbing liquid 103. A heat exchanger may be further provided. Since the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated by the heat exchanger, heat energy consumed in the regeneration tower may be reduced. In addition, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated, so that carbon dioxide is vaporized from the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103.

도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 대한 도면으로서, 이산화탄소 함유 배가스(101)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(401)를 추가로 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 흡수탑(201)으로 공급되는 이산화탄소 함유 배가스(101)는 고온이며, 예를 들어 100~120℃일 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(401)에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 승온시켜 탈거탑(203)에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
3 is a view of another embodiment of the present invention, the heat exchanger 401 for heat-exchanging the heat of the carbon dioxide-containing exhaust gas 101 to the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 is transferred through the transfer pipe 302 2 is a view schematically showing a carbon dioxide removal device provided with. The carbon dioxide-containing exhaust gas 101 supplied to the absorption tower 201 is a high temperature, for example, may be 100 ~ 120 ℃. Therefore, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 may be heated by the heat exchanger 401 to reduce heat energy consumed by the stripping column 203. In addition, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated, so that a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is vaporized.

도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 대한 도면으로서, 상기 이산화탄소 함유 가스(104)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(402)를 추가로 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 탈거탑(203)에서 배출된 이산화탄소 함유 가스(104)는 탈거탑(203)에서 열에너지를 공급받게 되며, 예를 들어 80~140℃일 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(402)에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 승온시켜 탈거탑(203)에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
4 is a view of another embodiment of the present invention, a heat exchanger 402 for heat-exchanging heat of the carbon dioxide-containing gas 104 to the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 transferred through the transfer pipe 302 It is a figure which shows schematically the carbon dioxide removal apparatus further equipped. The carbon dioxide-containing gas 104 discharged from the stripping tower 203 receives heat energy from the stripping tower 203, and may be, for example, 80 ° C. to 140 ° C. Therefore, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 may be heated by the heat exchanger 402 to reduce heat energy consumed by the stripping column 203. In addition, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated, so that a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is vaporized.

도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 대한 도면으로서, 스팀응축수(108)의 열을 상기 이송관(302)을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로 열교환하는 열교환기(403)를 추가로 구비하는 이산화탄소 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 리보일러(204)에 고온의 스팀(107)이 공급되어 탈거탑(203)에 열에너지를 공급하고, 상기 스팀(107)은 스팀응축수(108)가 되어 리보일러(204)에서 배출되며, 상기 스팀응축수(108)의 온도는 예를 들어 80~100℃일 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(403)에 의해 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)을 승온시켜 탈거탑(203)에서 소모되는 열에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)이 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다.
FIG. 5 is a view of another embodiment of the present invention, further comprising a heat exchanger 403 for heat-exchanging the heat of the steam condensed water 108 with the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 transferred through the transfer pipe 302. It is a figure which shows schematically the carbon dioxide removal apparatus provided. The high temperature steam 107 is supplied to the reboiler 204 to supply thermal energy to the stripping column 203, and the steam 107 becomes steam condensed water 108 and is discharged from the reboiler 204. The temperature of the steam condensed water 108 may be, for example, 80 to 100 ° C. Therefore, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 may be heated by the heat exchanger 403 to reduce heat energy consumed by the stripping column 203. In addition, the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is heated, so that a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is vaporized.

상기 탈거탑(203)에서 배출된 이산화탄소 함유 가스(104)는, 열교환기를 거쳐 응축기(205)로 이송되거나, 또는 곧바로 응축기(205)로 이송된다. 상기 응축기(205)에서는 상기 이산화탄소 함유 가스(104)에 포함된 물이 응축된다. 상기 이산화탄소 제거장치는 리플럭스 드럼(206)을 추가로 구비하여, 상기 응축기(205)를 통해 응축된 물로부터 기액 분리에 의해 이산화탄소를 제거할 수 있다. 상기 기액 분리된 이산화탄소는 리플럭스 드럼(206) 외부로 배출되는 방식으로 제거되며, 응축된 물은 탈거탑(203)으로 이송되어 흡수액으로 재사용된다.
The carbon dioxide-containing gas 104 discharged from the stripping column 203 is transferred to the condenser 205 via a heat exchanger or directly to the condenser 205. The condenser 205 condenses the water contained in the carbon dioxide containing gas 104. The carbon dioxide removal apparatus may further include a reflux drum 206 to remove carbon dioxide by gas-liquid separation from water condensed through the condenser 205. The gas-liquid separated carbon dioxide is removed in a manner that is discharged to the outside of the reflux drum 206, the condensed water is transferred to the stripping column 203 is reused as the absorbent liquid.

상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)은 상기 열교환기에 의해 승온되어, 이산화탄소 함유 흡수액(103)에 함유된 이산화탄소의 일부가 기화된다. 따라서, 상기 이송관(302)은 상기 이송관(302) 내에 존재하는 이산화탄소 함유 가스를 분리하기 위해 기액분리장치(303)를 더 구비할 수 있다. 기액분리장치(303)에 의해 기화된 이산화탄소가 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)으로부터 분리되고, 탈거탑(203)에는 상기 이산화탄소 함유 흡수액(103)만 공급된다. 상기 기액분리장치(303)를 사용하면, 탈거탑(203)에 이산화탄소 함유 흡수액(103)만 공급할 수 있으므로, 탈거탑(203)에 소모되는 에너지를 줄이고, 탈거효율을 높일 수 있다.
The carbon dioxide containing absorbent liquid 103 is heated up by the heat exchanger, and a part of the carbon dioxide contained in the carbon dioxide containing absorbent liquid 103 is vaporized. Therefore, the transfer pipe 302 may further include a gas-liquid separator 303 to separate the carbon dioxide-containing gas existing in the transfer pipe 302. Carbon dioxide vaporized by the gas-liquid separator 303 is separated from the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103, and only the carbon dioxide-containing absorbent liquid 103 is supplied to the stripping column 203. When the gas-liquid separator 303 is used, only the carbon dioxide-containing absorption liquid 103 can be supplied to the stripping column 203, thereby reducing energy consumed by the stripping column 203 and increasing stripping efficiency.

상기 이산화탄소 제거장치는 기액분리장치(303)에 의해 분리된 이산화탄소 함유 가스(104)에 포함되어 있는 물을 응축하는 응축기(205) 및 상기 응축기(205)를 통해 응축된 물로부터 기액 분리에 의해 이산화탄소를 제거하는 리플럭스 드럼(206)을 추가로 구비할 수 있다.
The carbon dioxide remover is a condenser 205 for condensing water contained in the carbon dioxide-containing gas 104 separated by the gas-liquid separator 303 and carbon dioxide by gas-liquid separation from water condensed through the condenser 205. It may be further provided with a reflux drum 206 to remove the.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]
[Example 1]

도 2에 도시된 바와 같이 재생된 흡수액의 열을 상기 이산화탄소 함유 흡수액에 열교환하는 열교환기와 보온수단이 구비된 흡수탑 하부, 저장조 및 이송관을 구비하는 이산화탄소 제거장치에 15wt%의 이산화탄소를 포함하는 40℃의 연소배가스를 2.0N㎥/hr 유량으로 흡수탑 하부에 공급하였다. 또한, 40℃의 20wt% 모노에탄올아민 흡수액을 100㎖/min로 흡수탑 상부에 공급하였다.
As shown in FIG. 2, 40 wt% of carbon dioxide is contained in a carbon dioxide removal device including a heat sink and a heat storage unit having a heat exchanger and heat storage means for exchanging heat of the regenerated absorbent liquid to the carbon dioxide-containing absorbent liquid. Combustion flue gas at ℃ was supplied to the bottom of the absorption tower at a flow rate of 2.0Nm 3 / hr. In addition, 20 wt% monoethanolamine absorbent liquid at 40 ° C. was supplied at the top of the absorption tower at 100 ml / min.

상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액을 보온수단이 구비된 흡수탑 하부, 저장조 및 이송관을 통해 탈거탑으로 이송하였다.
The carbon dioxide-containing absorbent liquid absorbing carbon dioxide from the absorption tower was transferred to the stripping tower through the absorption tower lower portion, the storage tank, and the transfer pipe provided with the insulating means.

흡수탑으로 공급되기 전의 이산화탄소 함유 배가스와 흡수탑에서 배출된 배가스의 이산화탄소 농도를 가스 분석기를 이용하여 측정하여 이산화탄소 제거율을 계산하였다. 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 탈거탑의 열사용량을 계산하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The carbon dioxide removal rate was calculated by measuring the carbon dioxide concentration of the carbon dioxide-containing flue gas and the exhaust gas discharged from the absorption tower before the supply to the absorption tower using a gas analyzer. When the carbon dioxide removal rate is 90%, the heat consumption of the stripping column per carbon dioxide trap (ton) was calculated, and the results are shown in Table 1 below.

<실시예 2> <Example 2>

상기 실시예 1의 설비에, 도 6에 도시된 바와 같이 탈거탑으로부터 배출되는 이산화탄소 함유 가스의 열을 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기, 리보일러의 스팀응축수 열을 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 추가로 구성하였다.
As shown in FIG. 6, a heat exchanger for heat-exchanging heat of carbon dioxide-containing gas discharged from the stripping tower with carbon dioxide-containing absorbent liquid and a heat exchanger for heat exchange of steam condensed water of the reboiler with carbon dioxide-containing absorbent liquid, as shown in FIG. 6. It was further configured.

그 후, 실시예 1과 동일하게 이산화탄소 제거율을 계산하여, 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 탈거탑의 열사용량 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Thereafter, the carbon dioxide removal rate was calculated in the same manner as in Example 1, and the heat consumption results of the stripping column per ton of carbon dioxide when the carbon dioxide removal rate was 90% are shown in Table 1 below.

<비교예> <Comparative Example>

도 1에 도시된 바와 같이, 흡수탑 하부, 저장조 및 이송관이 보온수단을 구비하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건에서 이산화탄소 제거율을 계산하였으며, 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 탈거탑의 열사용량 결과를 하기 표 1에 나타내었다. As shown in FIG. 1, the carbon dioxide removal rate was calculated under the same conditions as in Example 1, except that the absorption tower lower portion, the storage tank, and the transfer pipe did not have a thermal insulation means, and the carbon dioxide removal rate was 90%. The heat consumption of the stripping column per ton (ton) is shown in Table 1 below.

보온수단 유무Thermal Insulation 사용한 열교환기Used heat exchanger 탈거탑 열 사용량
(GJ/ton-CO2)Extraction column heat usage
(GJ / ton-CO 2 ) 실시예1Example 1 보온Keep warm 1)재생된 흡수액 열교환기1) regenerated absorbent liquid heat exchanger 3.63.6 실시예2Example 2 보온Keep warm 1)재생된 흡수액 열교환기
2)이산화탄소 함유 가스 열교환기
3)스팀응축수 열교환기1) regenerated absorbent liquid heat exchanger
2) carbon dioxide-containing gas heat exchanger
3) Steam Condensate Heat Exchanger 3.53.5 비교예Comparative Example 미보온Unheated 1)재생된 흡수액 열교환기1) regenerated absorbent liquid heat exchanger 3.83.8

실시예 1 및 비교예의 경우, 보온수단을 사용하지 않은 비교예가 실시예 1에 비해 0.3GJ의 열 에너지를 더 사용하였다. 이로부터, 본 발명의 보온 수단이 구비된 이산화탄소 제거장치는 기존의 이산화탄소 제거장치에 비해 탈거탑에 소모되는 에너지를 절감시킬 수 있음을 알 수 있다.
In the case of Example 1 and the comparative example, the comparative example which did not use the thermal insulation means used the heat energy of 0.3 GJ more compared with Example 1. From this, it can be seen that the carbon dioxide removal device equipped with the thermal insulation means of the present invention can reduce the energy consumed in the stripping tower compared to the conventional carbon dioxide removal device.

실시예 2는 실시예 1에 이산화탄소 제거 배가스 열교환기 및 응축수 열교환기를 추가로 구비한 것으로서, 실시예 1에 배해 0.1GJ의 열에너지가 절감되는 것을 알 수 있다.
Example 2 further includes the carbon dioxide removal flue gas heat exchanger and the condensate water heat exchanger in Example 1, and it can be seen that the thermal energy of 0.1 GJ is reduced in Example 1.

이와 같은 결과를 볼 때, 본 발명의 이산화탄소 제거장치를 사용하여 탈거탑의 용량을 획기적으로 줄이거나, 탈거탑에 소모되는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다.In view of these results, it is possible to use the carbon dioxide removal device of the present invention to significantly reduce the capacity of the stripping column or to reduce the amount of energy consumed in the stripping column.

101: 이산화탄소 함유 배가스
101′: 열교환기를 통과한 이산화탄소 함유 배가스
102: 재생된 흡수액
103: 이산화탄소 함유 흡수액
104: 이산화탄소 함유 가스
105: 이산화탄소
106: 응축수
107: 스팀
108: 스팀응축수
109: 이산화탄소가 제거된 배가스
110: 탈거탑에서 리보일러로 공급되는 흡수액
111: 리보일러에 의해 가열된 흡수액
201: 흡수탑
202: 재생된 흡수액 열교환기
203: 탈거탑
204: 리보일러
205: 응축기
206: 리플럭스 드럼
301: 저장조
302: 보온수단이 구비된 이송관
303: 기액분리장치
401: 이산화탄소 함유 배가스 열교환기
402: 이산화탄소 함유 가스 열교환기
403: 스팀응축수 열교환기101: exhaust gas containing carbon dioxide
101 ′: exhaust gas containing carbon dioxide passing through a heat exchanger
102: regenerated absorbent liquid
103: carbon dioxide-containing absorption liquid
104: carbon dioxide containing gas
105: carbon dioxide
106: condensate
107: steam
108: steam condensed water
109: flue gas from which carbon dioxide has been removed
110: absorbent liquid supplied from the stripping tower to the reboiler
111: absorbent liquid heated by a reboiler
201: absorption tower
202: recycled absorbent liquid heat exchanger
203: stripping tower
204: reboiler
205: condenser
206: reflux drum
301: reservoir
302: transfer pipe equipped with a thermal insulation means
303: gas-liquid separator
401: carbon dioxide-containing flue gas heat exchanger
402: carbon dioxide-containing gas heat exchanger
403: steam condensate heat exchanger

Claims (10)

이산화탄소 함유 배가스 및 흡수액이 공급되고, 상기 흡수액에 의해 상기 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 흡수탑;
상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 흡수액이 공급되고, 상기 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 기화된 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 함유 가스를 배출하는 탈거탑; 및
상기 이산화탄소 함유 흡수액이 상기 흡수탑에서 탈거탑으로 이송되는 이송관을 포함하며, 상기 이송관은 상기 이산화탄소 함유 흡수액을 보온하는 보온수단을 구비하는 이산화탄소 제거장치.An absorption tower supplied with a carbon dioxide-containing exhaust gas and an absorption liquid, and absorbing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing exhaust gas by the absorption liquid;
A stripping column supplied with a carbon dioxide-containing absorption liquid that absorbs the carbon dioxide, and discharging a carbon dioxide-containing gas including carbon dioxide carbonated from the carbon dioxide-containing absorption liquid; And
And a transfer pipe through which the carbon dioxide-containing absorbent liquid is transferred from the absorption tower to the stripping column, wherein the transfer tube includes thermal insulation means for insulating the carbon dioxide-containing absorption liquid. 제1 항에 있어서, 상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액을 저장하는 저장조를 구비하며, 상기 저장조는 보온수단에 의해 보온되는 이산화탄소 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the absorption tower includes a storage tank for storing the carbon dioxide-containing absorption liquid, and the storage tank is thermally retained by the thermal insulation means. 제1 항에 있어서, 상기 흡수탑은 이산화탄소 함유 흡수액이 배출되는 배출구가 존재하는 하부가 보온수단에 의해 보온되는 이산화탄소 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the absorption tower has a lower portion at which a discharge port through which the carbon dioxide-containing absorption liquid is discharged is maintained by the thermal insulation means. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보온수단은 에어로젤, 폴리우레탄폼, 그라스울, 미네랄울, 칼슘실리케이트 및 퍼라이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 이산화탄소 제거장치.The apparatus for removing carbon dioxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating means is any one or a combination of airgel, polyurethane foam, glass wool, mineral wool, calcium silicate and perlite. 제1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 제거장치는 상기 탈거탑에서 배출되는 이산화탄소 함유 가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide removal device of claim 1, wherein the carbon dioxide removal device further includes a heat exchanger configured to exchange heat of carbon dioxide-containing gas discharged from the stripping column with carbon dioxide-containing absorbent liquid transferred through the transfer pipe. 제5 항에 있어서, 상기 열교환된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.The apparatus of claim 5, further comprising a condenser for condensing water contained in the heat-exchanged carbon dioxide-containing gas. 제1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 제거장치는 스팀을 사용하여 탈거탑에 열에너지를 공급하고, 상기 스팀이 응축된 스팀응축수를 배출하는 리보일러 및 상기 리보일러에서 배출되는 스팀 응축수의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.According to claim 1, wherein the carbon dioxide removal device uses steam to supply heat energy to the stripping column, the reboiler for discharging the steam condensed water condensed steam and the heat of the steam condensate discharged from the reboiler the transfer pipe Carbon dioxide removal device further comprising a heat exchanger for heat exchange with carbon dioxide-containing absorbent liquid conveyed through. 제1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 제거장치는 상기 흡수탑으로 공급되는 이산화탄소 함유 배가스의 열을 상기 이송관을 통해 이송되는 이산화탄소 함유 흡수액으로 열교환하는 열교환기를 더 구비하는 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide removal apparatus of claim 1, wherein the carbon dioxide removal apparatus further includes a heat exchanger configured to exchange heat of carbon dioxide-containing exhaust gas supplied to the absorption tower with carbon dioxide-containing absorption liquid transferred through the transfer pipe. 제5 항 및 제7 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송관은 상기 열교환기에 의해 열교환된 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소 함유 가스를 분리하는 기액분리장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 제거장치.The carbon dioxide separator according to any one of claims 5 and 7 to 8, further comprising a gas-liquid separator for separating the carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide-containing absorbent liquid that is heat-exchanged by the heat exchanger. Removal device. 제9 항에 있어서, 상기 분리된 이산화탄소 함유 가스에 포함된 물을 응축하는 응축기를 구비하는 이산화탄소 제거장치.The apparatus of claim 9, further comprising a condenser for condensing water contained in the separated carbon dioxide-containing gas.
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