KR20140002240A - 이산화탄소 회수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치는 이산화탄소 포집 흡수제가 이산화탄소와 이산화탄소 흡수제로 기액 분리되어 이산화탄소 흡수제가 재생되는 회수반응조, 제1 열매체유가 상기 회수반응조의 일방향에서 타방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제1 열매체유를 공급하는 제1 열매체유공급조 및 제2 열매체유가 상기 회수반응조의 타방향에서 일방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제2 열매체유를 공급하는 제2 열매체유공급조를 포함할 수 있다.

Description

이산화탄소 회수장치{DEVICE AND SYSTEM FOR COLLECTING CARBON DIOXIDE}
본 발명은 이산화탄소 회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열손실을 최소화하여 흡수제로부터 이산화탄소를 효율적으로 회수하는 이산화탄소 회수장치에 관한 것이다.
최근 대기 중 이산화탄소 증가에 따른 지구온난화는 인류가 해결하여야 할 중요한 환경문제 중에 하나이다. 이런 이산화탄소는 화석연료 연소 시에 대량으로 배출되며, 화력 발전소 또는 제철소와 같은 경우에 특히 문제가 된다. 따라서 화석연료를 연소한 후에 발생한 배기가스 중에서 이산화탄소만을 분리하여 제거하는 기술이 개발되고 있으며, 이미 개발된 이산화탄소분리기술로는 크게 흡수법, 흡착법, 심냉법, 막분리법이 있다.
그 중에서 흡수법은 이산화탄소를 포함하고 있는 연소 또는 공정가스와 이산화탄소를 흡수할 수 있는 각종 용액(흡수제)을 접촉시켜 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 방법으로 화력 발전소 또는 제철소에 많이 적용되고 있다.
하지만, 흡수법은 이산화탄소를 포집한 흡수제가 이산화탄소를 분리하여 재생되는 과정에서 이산화탄소 흡수 및 분리 전체 공정의 70% 내지 80%의 전력을 소모하는 문제점이 있다. 또한, 최근 고순도의 이산화탄소 분리 및 흡수제 재생시스템은 주로 리보일러에 의한 가열방식이 사용되고 있으나, 이는 공정상 열손실을 초래하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2011-0114189(2011년 10월 09일 공개), 탄소 포집 저장 시스템 및 히트펌프
본 발명의 목적은 이산화탄소 회수장치에서 흡수제와 이산화탄소 분리시 열 손실을 방지하여 전력효율을 높일 수 있는 이산화탄소 회수장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이산화탄소 회수장치에서 온도를 균등하게 실현하여 순도 및 분리효율을 향상할 수 있는 이산화탄소 회수장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이산화탄소 회수장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치는 이산화탄소 포집 흡수제가 이산화탄소와 이산화탄소 흡수제로 기액 분리되어 이산화탄소 흡수제가 재생되는 회수반응조, 제1 열매체유가 상기 회수반응조의 일방향에서 타방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제1 열매체유를 공급하는 제1 열매체유공급조 및 제2 열매체유가 상기 회수반응조의 타방향에서 일방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제2 열매체유를 공급하는 제2 열매체유공급조를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이산화탄소 회수장치에서 흡수제와 이산화탄소 분리시 열 손실을 방지하여 전력효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이산화탄소 회수장치에서 온도를 균등하게 실현하여 순도 및 분리효율을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 상세도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 이산화탄소 회수장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 이산화탄소 회수장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 흡수제저장조(10), 제1이송펌프(20), 이산화탄소흡수장치(100), 이산화탄소회수장치(200), 제2이송펌프(30) 및 이산화탄소저장조(40)를 포함한다.
흡수제저장조(10)는 이산화탄소 흡수제를 저장한다. 이산화탄소 흡수제는 예를 들면, 암모니아 또는 아민계 이산화탄소 흡수제일 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
제1이송펌프(20)는 흡수제저장조(10)에 저장된 이산화탄소 흡수제를 이산화탄소흡수장치(100)에 이송하여 공급한다.
이산화탄소흡수장치(100)는 이산화탄소를 함유한 가스와 이산화탄소 흡수제를 반응시켜 이산화탄소 포집 흡수제를 생성한다. 여기서, 이산화탄소를 함유한 가스는 예를 들면, 배기가스(exhaust gas) 또는 배가스(flue gas)일 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
이산화탄소회수장치(200)는 이산화탄소흡수장치(100)에서 배출된 이산화탄소 포집 흡수제에서 이산화탄소를 분리하여 회수한다.
이산화탄소회수장치(200)는 회수반응조 주위에 열매체유를 공급하여 이산화탄소와 이산화탄소흡수제의 기액분리를 촉진하여 이산화탄소를 회수한다. 여기서, 열매체유는 열에너지를 함유할 수 있는 액체로 정의되며, 그 종류는 한정하지 않는다.
이산화탄소회수장치(200)는 보온장치로 열매체유 공급라인을 감싸 열매체유의 열손실 방지하여 전력효율을 높일 수 있다.
이산화탄소회수장치(200)에 대해서는 도 2에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제2이송펌프(30)는 이산화탄소회수장치(200)에서 이산화탄소가 회수되고 재생된 이산화탄소흡수제를 이송라인을 통하여 흡수제저장조(10)로 공급한다. 따라서, 이산화탄소 흡수제는 이산화탄소가 흡수되고, 재생되어 이산화탄소 흡수 및 회수시스템을 계속적으로 순환될 수 있다.
이산화탄소저장조(40)는 이산화탄소회수장치(200)에서 회수된 고농도의 이산화탄소가 저장된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 상세도이다.
도 2를 참조하면, 이산화탄소회수장치(200)는 회수반응조(210), 제1 열매체유공급조(220), 제1열매체유이송펌프(222), 제1열매체유순환펌프(224), 제1열매체유순환라인(226), 제2 열매체유공급조(230), 제2열매체유이송펌프(232), 제2열매체유순환펌프(234), 제2열매체유순환라인(236) 및 보온장치(240)를 포함한다.
회수반응조(210)는 주위에 공급되는 열매체유를 열에너지에 의해 이산화탄소와 이산화탄소흡수제가 기액 분리된다.
제1 열매체유공급조(220)는 제1 열매체유에 가열하고, 가열된 제1 열매체유가 제1열매체유이송펌프(222) 및 제1열매체유순환펌프(224)를 통하여 회수반응조(210) 주위에 순환되도록 공급한다. 여기서, 가열된 제1 열매체유는 회수반응조(210)에 열에너지를 전달한다.
제1 열매체유공급조(220)는 제1 열매체유공급라인(226)를 통하여 제1 열매체유가 회수반응조(210)의 일방향에서 타방향으로 회수반응조(210)를 감싸며 순환되도록 공급한다.
제2 열매체유공급조(230)는 제2 열매체유에 가열하고, 가열된 제2 열매체유가 제2열매체유이송펌프(232) 및 제2열매체유순환펌프(234)를 통하여 회수반응조(210) 주위에 순환되도록 공급한다. 여기서, 가열된 제2 열매체유는 회수반응조(210)에 열에너지를 전달한다.
제2 열매체유공급조(230)는 제2 열매체유공급라인(236)를 통하여 제2 열매체유가 회수반응조(210)의 타방향에서 일방향으로 회수반응조(210)를 감싸며 순환되도록 공급한다.
즉, 제1 열매체유공급조(220)에서 공급되는 열매체유는 제2 열매체유공급조(230)에서 공급되는 열매체유와 서로 교차하여 회수반응조(210)를 감싸며 순환될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소회수장치(200)는 회수반응조(210)의 각 부분에 일정하게 열에너지가 전달될 수 있어 이산화탄소가 더욱 효율적으로 회수될 수 있다.
보온장치(240)는 제1열매체유공급라인(226) 및 제2열매체유공급라인(236)을 감싸 제1열매체유공급라인(226) 및 제2열매체유공급라인(236)을 통해 회수반응조(210)로 공급되는 열에너지의 손실을 방지하거나, 제1열매체유공급라인(226) 및 제2열매체유공급라인(236)에서 방출되는 열에너지의 손실을 방지한다. 보온장치(240)는 열에너지의 전달을 방지하는 다양한 재질 및 다양한 구조가 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 흡수제저장조
40: 이산화탄소저장조
100: 이산화탄소흡수장치
200: 이산화탄소회수장치
210: 회수반응조
220: 제1 열매체유공급조
230: 제2 열매체유공급조
240: 보온장치

Claims (4)

  1. 이산화탄소 포집 흡수제가 이산화탄소와 이산화탄소 흡수제로 기액 분리되어 이산화탄소 흡수제가 재생되는 회수반응조;
    제1 열매체유가 상기 회수반응조의 일방향에서 타방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제1 열매체유를 공급하는 제1 열매체유공급조; 및
    제2 열매체유가 상기 회수반응조의 타방향에서 일방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제2 열매체유를 공급하는 제2 열매체유공급조를 포함하는 이산화탄소 회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열매체유와 상기 제2 열매체유는 서로 교차하여 상기 회수반응조를 감싸며 순환되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 열매체유를 상기 회수반응조로 순환시키는 제1 열매체유공급라인; 및
    상기 제2 열매체유를 상기 회수반응조로 순환시키는 제2 열매체유공급라인을 더 포함하는 이산화탄소 회수장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1열매체유공급라인 및 상기 제2열매체유공급라인을 감싸 상기 제1열매체유공급라인 및 상기 제2열매체유공급라인을 통해 상기 회수반응조로 공급되는 열에너지의 손실을 방지하거나, 상기 제1열매체유공급라인 및 상기 제2열매체유공급라인에서 방출되는 열에너지의 손실을 방지하는 보온장치를 더 포함하는 이산화탄소 회수장치.
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