KR20140039916A - 산성가스 처리장치용 흡수탑 - Google Patents

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이인영
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Abstract

이 발명은, 흡수탑 내로 투입되는 기체와 액상의 흡수제 간 접촉 효율을 증대시켜 산성가스 흡수 성능을 향상시키고, 흡수탑 설비의 체적을 최소화 할 수 있는, 산성가스 처리장치용 흡수탑에 관한 것으로서,
혼합가스 공급라인이 연결되어 있는 내관벽과, 상기한 내관벽의 내부에 설치되어 내관벽으로 투입되는 가스의 와류를 유도하고 흡수탑 중앙부분으로 가스를 유도하기 위한 와류발생 구조물을 포함하여 이루어진다.

Description

산성가스 처리장치용 흡수탑{absorption tower for treating acidic gas}
이 발명은 산성가스 처리장치용 흡수탑에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 흡수탑 내로 투입되는 기체와 액상의 흡수제 간 접촉 효율을 증대시켜 산성가스 흡수 성능을 향상시키고, 흡수탑 설비의 체적을 최소화 할 수 있는, 산성가스 처리장치용 흡수탑에 관한 것이다.
산업화가 시작된 19세기 초반부터 에너지 산업에서 사용되는 석탄, 석유, LNG 등과 같은 화석연료의 사용 증가로 인하여, 대기 중에 CO2, CH4, H2S, COS(황화 카르보닐) 등과 같은 산성가스의 농도가 급격하게 증가하였다. 이러한 산성가스, 특히 이산화탄소는 지구를 온난화시킨다는 것이 밝혀지면서, 세계적으로 배출 및 처리에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 1992년 6월 브라질 리우에서 열린 환경과 개발에 관한 UN 회의를 통하여 지구온난화에 대한 국제적 관심을 불러 일으켰고, 미국과 일본을 포함한 선진국들은 지구온실가스 배출량을 1990년 대비 5.2% 감축하기로 합의하는 등 산성가스 저감방안에 대한 국제적 합의가 이루어지고 있다.
이산화탄소 배출 증가를 억제하기 위한 기술로서는, 이산화탄소 배출감소를 위한 에너지 절약기술, 배출가스로부터 이산화탄소의 포집 및 저장 기술(Carbon dioxide capture and storage: CCS), 이산화탄소를 이용하거나 고정화시키는 기술, 이산화탄소를 배출하지 않는 대체 에너지기술 등이 있다.
이 중에서 CCS 기술은 발전소 및 산업시설에서 대량으로 나오는 온실가스를 가장 효과적으로 처리할 수 있는 기술로 인식됨에 따라, G-8과 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 및 IEA(International Energy Agency) 등 국제 유력기구에서 기술개발 및 활용을 적극적으로 독려하고 있다.
CCS 기술 중에서도 이산화탄소 포집 기술은 전체 비용의 상당 부분을 차지하는 중요 기술로서, 지금까지 연구되고 있는 기술로는 이산화탄소의 처리 위치에 따라 연소전, 연소중, 연소후 방법으로 나뉘며, 처리 방법에 따라 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등이 있다.
이 중에서 흡수법은 대용량의 가스 및 저농도의 가스 분리에 적합하기 때문에, 대부분의 대형 산업체 및 발전소로의 적용이 용이하여 에이비비 러머스 크레스트(ABB lummus Crest)사의 공정이 트로나(Trona, CA, USA) 및 쉐디 포인트(Shady Point, Oklahoma, USA)에서 운전되고 있으며, 관련 기술들이 대한민국 특허공개 제2010-35335호 등에 개시되어 있다.
도 1은 일반적인 산성가스 처리 장치의 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 산성가스 처리치는, 가스투입라인(1)을 통하여 입력되는 배가스의 이산화탄소를 흡수제와 결합시킴으로써 제거하는 흡수탑(2)과, 이산화탄소를 흡수한 흡수제(3)를 펌프(9)를 거쳐서 입력받아서 열교환하기 위한 열교환기(12)와, 열교환된 흡수제에 화학적으로 결합되어 있는 이산화탄소를 탈거시키기 위한 탈거탑(4)과, 탈거탑(4)으로부터 배출되는 이산화탄소와 수증기의 혼합가스(8)를 응축시키기 위한 응축기(도시되지 않음)와, 응축기(도시되지 않음)에 연결되어 응축수를 분리해서 탈거탑(4)으로 다시 공급하는 기액분리장치(도시되지 않음)와, 탈거탑(4)에 열에너지를 공급하는 리보일러(5)와, 탈거탑(4)으로부터 펌프(10)에 의해 공급되는 이산화탄소가 탈거된 재생 흡수제(6)를 흡수탑 수준의 온도로 낮추어서 흡수탑(2)으로 공급하는 열교환기(11)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한 일반적인 산성가스 처리장치의 작용은 다음과 같다.
가스투입라인(1)의 냉각된 배가스가 흡수탑(2)으로 유입되어 40~60℃의 온도에서 흡수제(6)와 접촉되며, 이 과정에서 이산화탄소는 흡수제(6)와 결합되어 제거된다.
이와 같이 이산화탄소가 제거된 배가스(7)는 펌프에 의해 순환되는 세척수를 이용하여 흡수제 또는 증기가 비말되는 것이 방지되면서 흡수탑(2)으로부터 배출된다. 배가스(7)의 이산화탄소의 농도는 흡수제(6)와의 화학 반응으로 감소시킬 수 있지만, 낮은 이산화탄소 농도를 유지하기 위해서는 흡수탑(2)이 높아져야 한다. 흡수탑(2)의 운전온도는 흡수제의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 40℃ 내지 60℃의 범위로 유지될 수 있다.
흡수탑(2)에서 화학적 결합에 의해 이산화탄소를 흡수한 흡수제(3)는 펌프(9)를 통해 열교환기(12)로 전달되어 열교환기(12)에 의해서 가열되며, 이와 같이 열교환기(12)에 의해 가열된 흡수제는 탈거탑(4)의 상부로 주입된다.
탈거탑(4)에서는 높은 온도(110-140℃) 및 대기압 정도의 압력에서 흡수제의 재생이 수행된다. 이와 같은 고온의 재생 조건을 유지하기 위하여 터빈 수증기 등의 열원이 리보일러(5)로부터 공급되며, 이 과정에서 열에너지가 소모된다. 탈거탑(4)으로 공급되는 열에너지는 흡수제에 화학적으로 결합되어 있는 이산화탄소를 탈거시킨다.
이와 같이 흡수제로부터 탈거된 이산화탄소와 수증기의 혼합가스(8)는 응축기(도시되지 않음)에서 응축되고, 기액분리장치(도시되지 않음)에서 이산화탄소 가스와 응축수로 분리된 후, 응축수는 탈거탑(4)으로 다시 공급된다.
이산화탄소가 탈거된 재생 흡수제는 펌프(10)에 의해 열교환기(11)로 공급되고, 열교환기(11)를 거쳐서 흡수탑 수준의 온도로 낮추어져서 흡수탑(2)으로 이송된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 산성가스 처리장치는, 흡수탑 내로 투입되는 배가스와 액상의 흡수제간의 접촉 효율이 상대적으로 낮은 문제점이 있다.
또한, 상기한 종래의 산성가스 처리장치는, 흡수탑 설비의 체적이 상대적으로 큰 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 흡수탑 내로 투입되는 기체와 액상의 흡수제 간 접촉 효율을 증대시켜 산성가스 흡수 성능을 향상시키고, 흡수탑 설비의 체적을 최소화 할 수 있는, 산성가스 처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 혼합가스 공급라인이 연결되어 있는 내관벽과, 상기한 내관벽의 내부에 설치되어 내관벽으로 투입되는 가스의 와류를 유도하고 흡수탑 중앙부분으로 가스를 유도하기 위한 와류발생 구조물을 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 와류발생 구조물의 상부에 설치되는 기체 분산판을 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 와류발생 구조물은 콘형태로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 와류발생 구조물은 튜브형태로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 와류발생 구조물의 최하단부 직경은 내관벽을 기준으로 1/2 ~ 1/3의 크기로 구성하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 와류발생 구조물의 높이는 내관벽의 직경의 7/10 ~ 9/10 으로 구성하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 내관벽 및 내관벽 내부에 설치된 구조물은 카본 스틸로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 내관벽 및 내관벽 내부에 설치된 구조물은 스테인레스 스틸로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 내관벽의 높이는 가스 투입라인 직경의 2~4배 크기로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액, 암모니아수 등을 단독 혹은 혼합하여 사용하면 바람직하다.
이 발명은, 흡수탑 내로 투입되는 기체와 액상의 흡수제 간 접촉 효율을 증대시켜 산성가스 흡수 성능을 향상시키고, 흡수탑 설비의 체적을 최소화 할 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 산성가스 처리 장치의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 처리 장치용 흡수탑의 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 처리 장치용 흡수탑의 기체 분산판에서의 속도 분포를 비교예 1의 경우와 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 처리 장치용 흡수탑의 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 처리장치용 흡수탑의 구성은, 혼합가스 공급라인(1)이 연결되어 있는 내관벽(14)과, 상기한 내관벽(14)의 내부에 설치되어 내관벽(14)으로 투입되는 가스의 와류를 유도하고 흡수탑 중앙부분으로 가스를 유도하기 위한 와류발생 구조물(15)과, 상기한 와류발생 구조물(15)의 상부에 설치되는 기체 분산판(13)을 포함하여 이루어진다.
상기한 와류발생 구조물(15)은 콘형태 또는 튜브형태로 이루어진다.
상기한 와류발생 구조물(15)의 최하단부 직경은 내관벽(14)을 기준으로 1/2 ~ 1/3의 크기로 구성하며, 높이는 내관벽(14)의 직경의 7/10 ~ 9/10 으로 구성한다. 이는 와류발생 구조물(15)의 최하단부의 직경이 내관벽(14) 직경의 1/3 보다 작으면 해당부분으로 투입되는 가스의 유속이 상대적으로 낮아지기 때문에 와류의 생성이 작아서 전체적으로 고른 속도분포 측면에서 효과가 낮아지며, 와류발생 구조물(15)의 최하단부의 직경이 내관벽(14)의 직경의 1/2보다 크면 유속이 빨라지면서 투입되는 가스가 흡수탑의 중앙 부분으로 집중되기 때문에 전체 가스 분산측면에서 바람직하지 않다.
상기한 내관벽(14) 및 내관벽(14) 내부에 설치된 와류발생 구조물(15)은 카본 스틸 혹은 스테인레스 스틸의 재질로 이루어진다.
상기한 내관벽(14)의 높이는 가스 투입라인(1)의 직경의 2~4배 크기로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 처리장치용 흡수탑의 작용은 다음과 같다.
산성가스를 처리하기 위한 공정은, (a) 혼합가스가 흡수탑 하단에 설치된 튜브 형태의 내관벽 및 내관벽 내부에 설치된 구조물을 통해 흡수탑 내부로 투입되는 단계, (b) 흡수탑으로 공급된 혼합가스 및 흡수제가 향류 접촉하여 혼합가스 중의 산성가가 선택적으로 흡수제와 반응하는 단계, (c) 흡수탑에서 혼합가스 중의 산성가스와 반응한 흡수제가 펌프를 통해 탈거탑으로 이송되는 단계, (d) 탈거탑에서 하부 리보일러(Reboiler)에서 생성된 고온의 스팀 또는 열 에너지에 의해 흡수제와 화학적으로 결합한 산성가스를 분리하는 단계, (e) 탈거탑에서 산성가스와 분리된 흡수제가 흡수탑으로 재순환되는 단계로 이루어진다.
상기한 흡수제는 습식 산성가스 처리 공정에 적용이 가능한 흡수제로서, 아민계, 아미노산염, 무기 염계 용액, 암모니아수 등을 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.
산성가스를 처리하기 위한 공정은, 크게 흡수탑과 탈거탑에서의 2 단계로 구분하여 나누어 볼 수 있으며 각 단계별 상세 내용은 다음과 같다.
1단계 : 흡수탑
산성가스가 포함된 혼합가스가 냉각장치에 의해 일차 냉각된 후, 흡수탑에 의해 발생되는 압력강하를 극복하기 위하여 가스 블로어를 통해 흡수탑 하부로 이송된다. 가스 블로어를 통해 이송되는 혼합가스는 흡수제와 반대 방향으로 흡수탑을 통과하면서 배가스 중의 산성가스와 흡수제가 화학적으로 결합한다.
이 경우에 흡수탑으로 투입되는 혼합가스는 흡수탑 하부에 설치된 튜브형태의 내관벽(14) 및 내관벽(14)의 내부에 설치된 콘형태 또는 튜브형태의 와류발생 구조물(15)을 통과하게 된다.
이러한 투입 방식은 기존 하나의 가스 투입구를 통해 흡수탑 내부로 투입되는 방식에 비하여 가스의 분산성 향상 측면에서 큰 장점이 있다. 구체적으로는 기존의 하나의 가스 투입구를 통해 흡수탑 내부로 투입되는 방식은 흡수탑 하단의 특정 지점으로 가스가 투입된 후 블로어에 의해 흡수탑 상단으로 이동하면서 점차 탑 내부로 분산이 되므로 투입 시점에서 흡수탑 내부로 완전 분산되기 까지 거리가 필요하기 때문에 흡수탑의 체적 증가를 야기한다.
반면에 본원 발명의 투입 방식은 가스가 흡수탑 내부에 설치된 내관벽(14) 및 와류발생 구조물(15)을 거치면서 와류(Swirl)형태의 유동이 발달되면서 흡수탑 내부로 투입되기 때문에 흡수탑 내부 임의의 단면에서 속도분포가 매우 고르게 발달할 뿐만 아니라, 와류형태의 유동에 따라 흡수탑에서의 체류시간이 증가하여 동일 흡수탑 체적의 이용효율이 극대화가 되며, 이러한 효과로 기존의 방식에 비해 흡수탑의 높이를 크게 줄일 수 있다. 또한 이러한 본원 발명의 투입방식은 사이클론(Cyclone) 형태의 유로를 지나면서 자연스럽게 와류가 생성되는 구조이기 때문에 기존 투입방식에 비해 차압이 크게 낮아지는 장점이 있다.
본원 발명의 가스투입방식에 있어서 흡수탑의 내관벽(14) 및 와류발생 구조물(15)의 세부적인 내용은 상용 유체 해석패키지를 사용한 전산모사 방법을 활용하였다. 구체적으로는 내관벽(14) 및 와류발생 구조물(15)의 크기, 모양등의 선정 및 이의 정량적인 비교를 위하여, 특정 단면(기체 분산판)에서 가스의 평균 속도 및 표준 편차를 분석하여 속도의 표준편차가 낮아지는 경우(즉 고른 속도분포를 갖는 경우)를 탐색하였다. 또한 기존의 방법과 비교하여 흡수탑 내부에서 압력손실등을 전산모사 방법을 활용하여 분석하고 정량적으로 비교하였다.
분석결과 투입되는 가스의 와류를 유도하기 위한 내관벽(14)의 직경은 흡수탑의 직경 대비 7/10 ~ 9/10의 크기로 구성하는 것이 바람직한데, 내관벽(14)의 직경이 흡수탑 직경의 7/10 이하인 경우에는 발생되는 와류가 흡수탑의 중앙부분에 집중되기 때문에 흡수탑 내부에서 기체의 분산성이 떨어진다. 또한 내관벽(14)의 직경을 흡수탑 직경의 9/10 이상으로 키울 경우에는 외부 벽과의 간섭으로 작업 및 설치의 어려움이 예상되므로 바람직하지 않다. 흡수탑 하단부에 설치되는 내관벽(14)의 높이는 투입되는 가스의 유량에 따라 달라지는데, 가스투입라인(1) 직경의 2 ~ 4배가 적당하다.
이와 같이 흡수탑 내부로 투입되는 혼합 가스는 흡수제와 화학적으로 반응을 하고, 흡수제와의 화학적 반응에 의해 산성가스가 제거된 가스는 흡수탑 상단의 스크러버를 통과하는데, 가스 중에 포함된 소량의 흡수제 및 수분 등은 스크러버에서 포집되어 흡수탑으로 재순환되고, 탈거가 이루어진 가스는 대기 중으로 배출된다. 흡수탑의 운전온도는 사용되는 흡수제의 종류 및 배가스 조성에 따라 달라질 수 있는데 일반적으로 25～60℃ 범위에서 운전이 이루어진다.
2단계 : 탈거탑
흡수탑에서 산성가스와 화학적으로 반응한 산성가스 포화 흡수제는 열교환기를 거쳐 예열된 후 탈거탑의 상부로 공급되는데, 탈거탑의 상부로 인입된 산성가스 포화 흡수제는 탑 하부로 이동하면서 탈거탑 하부의 리보일러에서 발생되는 스팀 또는 열 에너지에 의하여 산성가스가 탈거되고 흡수제는 재생된다. 즉, 탈거탑에서 화학적으로 결합되어 있는 산성가스와 흡수제가 열 에너지에 의해 분리되어 고 순도의 산성가스가 생성됨과 동시에, 흡수제는 재생되어 다시 흡수탑으로 공급된다. 탈거탑의 운전온도는 흡수제의 종류 및 배가스 조성에 따라 달라질 수 있는데 일반적으로 80～140℃ 범위에서 운전이 이루어진다.
탈거탑의 상부로는 물(H2O) 성분을 포함한 탈거된 산성가스가 냉각기로 이동되며, 여기에서 대부분의 증기는 냉각되어 기체/액체 2상의 유체가 생성된 후 리플럭스 드럼으로 이송된다.
리플럭스 드럼에서는 기상의 산성가스와 응축수로 상 분리되며, 산성가스는 이후 회수 및 처리공정으로 이송되어 용도에 따라 저장 또는 다른 유용한 고부가 화학물질로 전환이 가능하다. 응축수는 리플럭스 드럼을 통하여 다시 탈거탑 상부로 이송되어 탑상부로 상승하는 기체에 존재하는 부유물을 세정하는 역할을 한다.
리보일러로부터 이송되는 재생된 흡수제는 열교환기를 거쳐 흡수제 순환펌프를 통하여 흡수탑의 상부로 이송된다.
<실시예 1> 흡수탑 하단의 가스 투입라인을 통해 연소가스를 15.7m/s 유량으로 투입하였다. 이때 흡수탑 하단에는 흡수탑 직경의 8/10의 직경을 갖는 튜브 형태의 내관벽(높이 : 가스 투입라인 직경의 3배)과, 내관벽(14) 안에는 와류발생 구조물(15)을 설치하였다 (직경 : 내관벽 직경의 1/2, 높이: 내관벽 높이의 9/10). 이 경우에 있어서 전산유체 해석 프로그램인 플루언트(Fluent)를 활용하여 기체 분산판(13)에서의 평균속도, 속도표준편차 및 흡수탑 하단에서의 압력손실을 분석하였으며 이를 하기의 표 1에 나타내었으며, 또한 기체 분산판에서의 속도 분포를 비교예 1의 경우와 비교하여 도 3에 나타내었다. 도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 처리 장치용 흡수탑의 기체 분산판에서의 속도 분포를 비교예 1의 경우와 비교하여 나타낸 그래프이다.
<실시예 2> 상기 실시예 1에서, 내관벽(14)안 와류발생 구조물(15)의 직경이 최하단을 기준으로 하였을 때 내관벽(14)의 직경의 1/3, 높이는 내관벽 높이의 7/10 인 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 설치하였으며, 이를 통하여 얻은 기체 분산판(13)에서의 평균속도, 속도표준편차 및 흡수탑 하단에서의 압력손실을 하기의 표 1에 나타내었다.
<실시예 3> 상기 실시예 1에서, 내관벽(14)안 와류발생 구조물(15)의 직경이 내관벽(14)의 직경의 1/3인 원형의 튜브 형태인 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 설치하였으며, 이를 통하여 얻은 기체 분산판(13)에서의 평균속도, 속도표준편차 및 흡수탑 하단에서의 압력손실을 하기의 표 1에 나타내었다.
<비교예 1> 상기 실시예 1에서, 흡수탑 하단 내부로 투입되는 혼합가스가 흡수탑 내부의 특별한 와류발생 구조물을 통과하지 않고 곧바로 흡수탑 상단으로 투입되는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 설치하였으며, 이를 통하여 얻은 기체 분산판(13)에서의 평균속도, 속도표준편차 및 흡수탑 하단에서의 압력손실을 하기의 표 1에 나타내었다.

구분		 내관벽 설치 와류발생 구조물
직경 및 높이		 기체분산판에서의
평균속도		 기체분산판에서의 가스속도 표준편차
압력손실


실시예1
○		 내관벽직경의 1/2
내관벽높이의 9/10
1.59m/s
0.317
132 Pa


실시예2
○		 내관벽직경의 1/3
내관벽높이의 7/10
1.62m/s
0.352
136 Pa


실시예3
○		 내관벽직경의 1/2
내관벽높이의 9/10
1.60m/s
0.367
142 Pa
비교예1 × 해당없음 1.67m/s 0.436 151 Pa
분석결과 실시예 1 및 실시예 2의 경우 동일 조건의 비교예 1과 비교하여 기체 분산판(13)에서의 평균속도는 10% 미만으로 다소 낮으나, 해당 위치에서의 속도의 표준 편차는 비교예 1 대비 20% 이상 낮아서 고른 속도 분포를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 또한 해당 부분에서의 압력손실도 비교예 1에 비하여 약 10% 정도 낮은 것을 확인할 수 있다. 반면에 내관벽(14)의 내부의 와류발생 구조물(15)이 튜브 형태인 실시예 3의 경우에는 비교예 1과 비교하여 분사성 및 압력손실은 향상되었으나, 실시예 1 및 실시예 2에 비해서는 다소 떨어지는 성능을 보였다.
이와 같이 본원 발명은 흡수탑 하단부에 튜브 형태의 내관벽(14) 및 내관벽(14)의 내부에 콘형태 또는 튜브형태의 와류발생 구조물(15)을 설치한 후 흡수탑 하부에서 투입되는 기체가 흡수탑 내부에 설치된 내관을 통해 와류(Swirl) 형태로 흡수탑 상부로 투입되게 함으로써, 흡수탑 내에서 기체의 분산성을 향상시키고 동일한 조건하에서 흡수탑 체적의 이용 효율 증대를 유도할 수 있다.
또한, 본원 발명은 흡수탑에서 산성가스와 액상의 흡수제 간 접촉효율 증대에 따라 흡수성능이 향상됨으로써 산성가스 제거(분리회수)율을 높여 전체 공정의 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 투입 방식 대비 흡수탑의 체적을 줄일수 있어서 설비의 소형화 및 초기 투자비와 운전비용 절감이 가능하다.
1 : 가스투입라인 2 : 흡수탑
3 : 흡수제 4 : 탈거탑
5 : 리보일러 6 : 재생 흡수제
8 : 혼합가스 13 : 기체 분산판
14 : 내관벽 15 : 와류발생 구조물

Claims (10)

  1. 혼합가스 공급라인이 연결되어 있는 내관벽과,
    상기한 내관벽의 내부에 설치되어 내관벽으로 투입되는 가스의 와류를 유도하고 흡수탑 중앙부분으로 가스를 유도하기 위한 와류발생 구조물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 와류발생 구조물의 상부에 설치되는 기체 분산판을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 와류발생 구조물은 콘형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 와류발생 구조물은 튜브형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 와류발생 구조물의 최하단부 직경은 내관벽을 기준으로 1/2 ~ 1/3의 크기로 구성하는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 와류발생 구조물의 높이는 내관벽의 직경의 7/10 ~ 9/10 으로 구성하는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
    는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 내관벽 및 내관벽 내부에 설치된 구조물은 카본 스틸로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 내관벽 및 내관벽 내부에 설치된 구조물은 스테인레스 스틸로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 내관벽의 높이는 가스 투입라인 직경의 2~4배 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액, 암모니아수 등을 단독 혹은 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 산성가스 처리장치용 흡수탑.
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