KR20140056502A - Method for preventing vaporization of absorbent in the co2 capture process - Google Patents

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KR20140056502A
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Abstract

The present invention relates to a method for preventing the vaporization of an absorbent in a CO_2 capture process and, more particularly, to a method for preventing the vaporization of an absorbent in a process for capturing CO_2 from a source gas that contains CO_2 by using the absorbent includes (a) a step for removing CO_2 that is contained in the source gas by supplying the CO_2-containing source gas and the absorbent to an absorption column so that the CO_2-containing source gas and the absorbent flow in the same direction; (b) a step for capturing the CO_2 in a gas phase at the upper end of a regeneration column by discharging the absorbent which absorbs the CO_2 from the absorption column to an upper portion of the absorption column and supplies the absorbent to the regeneration column to regenerate the absorbent; and (c) a step for reusing the regenerated absorbent in the absorption column. According to the present invention, the flow of the source gas and the absorbent in the CO_2 absorption column is adjusted to prevent the vaporization of the absorbent, and thus the efficiency and economy of the CO_2 capture process can be improved.

Description

이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발 방지 방법{Method for preventing vaporization of absorbent in the CO2 capture process}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for preventing evaporation of an absorbent in a carbon dioxide capture process,

본 발명은 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발을 방지하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소 흡수탑 내 원료 가스와 흡수제 흐름의 방향을 조절하여 흡수제의 휘발을 방지함으로써 이산화탄소 포집 공정의 효율성 및 경제성을 증대시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for preventing volatilization of an absorbent in a carbon dioxide collection process, and more particularly, to a method for preventing volatilization of an absorbent by controlling the direction of a raw material gas and an absorbent flow in a carbon dioxide absorber, To a &

산업이 발달함에 따라 발전소, 제철소 등과 같은 대형 산업 시설로부터 이산화탄소(CO2)가 대량 배출되고 있어 환경 오염의 문제가 대두되고 있으며, 전 세계적으로 이산화탄소 배출량을 저감하기 위한 이산화탄소 포집 기술 및 저장 기술의 개발이 활발하게 전개되고 있다.
As the industry develops, a large amount of carbon dioxide (CO 2 ) is emitted from large industrial facilities such as power plants and steel mills, and the problem of environmental pollution is emerging. The development of carbon dioxide capture technology and storage technology to reduce carbon dioxide emissions globally Is being actively developed.

이산화탄소를 직접적으로 포집하기 위한 여러 방안 중에서 흡수법은 기술적 성숙도가 가장 높은 것으로 평가되고 있으며, 다양한 화학 공정 등에서 상용화가 진행되고 있다. 흡수법은 일반적으로 흡수제를 물과 섞어 흡수탑의 상부로부터 낙하시키고, 처리하고자 하는 대상인 원료 가스를 하부에서 공급하여 흡수탑 내 충진재에서 일어나는 흡수 반응을 통하여 이산화탄소만을 선택적으로 흡수하고, 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 보내어 흡수제를 재생하여 재활용하는 공정으로 구성되어 있다.
Of the various methods for directly capturing carbon dioxide, the absorption method is considered to be the most technologically mature, and is being commercialized in various chemical processes. In the absorption method, generally, the absorbent is mixed with water to fall down from the top of the absorption tower, and the raw material gas to be treated is supplied from the bottom to selectively absorb only carbon dioxide through the absorption reaction occurring in the absorption tower in the absorption tower, And a step of sending the absorbent to the regeneration tower to recover and recycle the absorbent.

도 1은 일반적인 이산화탄소 흡수 공정을 설명하기 위한 것으로, 처리 대상인 원료가스(1)가 흡수탑(101)의 하부에서 공급되며, 흡수탑의 상부에서 흡수제가 하부로 낙하하고, 흡수탑 하부에서 처리 대상인 원료 가스를 밀어올리는 방식이다. 이산화탄소를 선택적으로 흡수한 흡수제는 흡수탑 하부로 모이게 되며, 이후 열교환기(70)를 거치면서 온도가 상승하고 후속적으로 재생탑(201)으로 공급된다. 한편, 흡수제는 재생탑의 상부로 공급되어 하부를 향해 낙하하고, 리보일러(6)를 통해서 가열되어 이산화탄소와 흡수제로 다시 분리될 수 있다. 탈거된 가스는 재생탑의 상부로 배출되게 되며, 흡수제는 펌프를 통하여 흡수탑으로 재공급된다.
1 is a view for explaining a general carbon dioxide absorbing process in which a raw material gas 1 to be treated is supplied from the lower part of the absorption tower 101 and the absorbent falls down from the upper part of the absorption tower, It pushes the raw material gas up. The absorbent that selectively absorbs carbon dioxide is collected at the lower part of the absorption tower, and then the temperature rises through the heat exchanger 70 and subsequently supplied to the regeneration tower 201. On the other hand, the absorbent is supplied to the upper portion of the regeneration tower and falls downward, and can be heated again through the reboiler 6 and separated again into carbon dioxide and absorbent. The stripped gas is discharged to the top of the regeneration tower, and the absorbent is fed back to the absorption tower through the pump.

이 때, 흡수제의 증발을 최대한 억제하기 위해서 흡수탑의 최상단 부분에 세정수를 공급하거나 흡수제에 첨가제를 주입할 수 있으며, 재생탑에도 이와 같은 방식으로 세정수를 공급할 수 있다. 나아가, 도 1에 도시하지는 않았으나, 재생탑으로부터 배출되는 세정수에 함유된 흡수제를 탈거하여 농축하기 위한 농축탑을 추가로 구비할 수 있다.
At this time, in order to suppress the evaporation of the absorbent as much as possible, the washing water can be supplied to the uppermost part of the absorption tower or the additive can be injected into the absorbent, and the washing water can also be supplied to the regenerating tower in this manner. Further, although not shown in FIG. 1, a concentrating tower for removing and concentrating the absorbent contained in the washing water discharged from the regeneration tower may be additionally provided.

그러나, 상기와 같은 공정에서 일반적으로 사용되는 흡수제는 아민, 암모니아 등과 같은 휘발성 물질이며, 이와 같은 휘발성 흡수제의 높은 증기압 때문에 흡수제가 여전히 흡수탑 혹은 재생탑의 상부에서 가스 스트림과 함께 배출되어 대기 환경을 오염시킬 수 있을 뿐만 아니라, 포집된 이산화탄소에도 일부 포함되어 정제 또는 농도 제어와 같은 추가 공정이 요구되고 있다.
However, the absorbents generally used in the above process are volatile substances such as amines, ammonia, etc., and because of the high vapor pressure of such volatile absorbents, the absorbent is still discharged together with the gas stream at the top of the absorption tower or regeneration tower, Not only can it be contaminated, but it is partly included in the captured carbon dioxide, and further processing such as purification or concentration control is required.

이에 암모니아와 같은 흡수제의 휘발을 방지하기 위한 첨가제의 개발, 휘발을 억제할 수 있는 운전의 최적화, 세정단을 이용하여 휘발된 흡수제를 회수하는 방법 등에 대한 연구들이 이루어지고 있다.
Therefore, development of additives to prevent volatilization of absorbent such as ammonia, optimization of operation to suppress volatilization, and recovery of volatilized absorbent using a cleaning stage have been conducted.

예를 들어, 흡수제의 휘발을 억제하기 위한 방법으로 흡수탑 전체의 온도를 낮추거나 화학적 첨가제를 이용하기도 한다.
For example, as a method for suppressing the volatilization of the absorbent, the temperature of the entire absorption tower may be lowered or a chemical additive may be used.

그러나, 흡수탑 전체의 온도를 낮추는 방법을 사용할 경우 흡수제의 온도를 낮추기 위한 냉각수 등의 사용이 필요하게 되고, 이 경우 냉각탑의 부하 증가 등의 문제점으로 인하여 전체적인 공정의 경제성을 저해하게 된다. 또한, 화학적 첨가제를 사용할 경우 이산화탄소의 흡수 효율이 낮아지거나, 또는 사용된 첨가제의 회수를 위한 공정이 추가로 요구되는 등 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
However, when a method of lowering the temperature of the entire absorption tower is used, it is necessary to use cooling water or the like for lowering the temperature of the absorbent. In this case, economical efficiency of the whole process is deteriorated due to problems such as load increase of the cooling tower. Further, when using a chemical additive, there is a problem that the absorption efficiency of carbon dioxide is lowered, or a process for recovering the used additive is further required, which complicates the process.

이에 본 발명의 한 측면은 추가의 문제점을 발생시키지 않고 흡수제의 휘발을 억제할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
Therefore, one aspect of the present invention is to provide a method capable of suppressing the volatilization of the absorbent without causing additional problems.

본 발명의 일 견지에 의하면, 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터 이산화탄소를 포집하는 공정에 있어서, (a)이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 같은 방향으로 흐르도록 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 흡수탑에 공급하여 상기 원료 가스에 함유된 이산화탄소를 제거하는 단계; (b)상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 흡수탑 상부로 배출하고 재생탑으로 공급하여 흡수제를 재생하고 재생탑 상단에서 이산화탄소를 기상으로 포집하는 단계; 및 (c) 상기 재생된 흡수제를 흡수탑에서 재사용하는 단계를 포함하는 흡수제의 휘발 방지 방법이 제공된다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a process for absorbing carbon dioxide from a raw material gas containing carbon dioxide using an absorbent, the method comprising the steps of: (a) absorbing a carbon dioxide-containing source gas and an absorbent so that the carbon dioxide- And removing carbon dioxide contained in the raw material gas; (b) discharging the absorbent having absorbed carbon dioxide in the absorption tower to an upper portion of the absorption tower, supplying the absorbent to the regeneration tower to regenerate the absorbent, and collecting carbon dioxide in the gas phase from the top of the regeneration tower; And (c) reusing the regenerated absorbent in the absorber.

상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제는 모두 흡수탑의 상부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료가스 및 흡수제가 하부를 향해 같은 방향으로 흐르도록 하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent in the step (a) are all supplied to the upper part of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent flow downward in the same direction.

상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제는 모두 흡수탑의 하부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 상부를 향해 같은 방향으로 흐르도록 하는 것이 바람직하다.
It is preferable that both the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent in the step (a) are supplied to the lower part of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent flow in the same direction toward the upper part.

상기 흡수제는 암모니아수 및 아민으로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
It is preferable that the absorbent is at least one selected from the group consisting of ammonia water and amine.

상기 원료 가스는 발전소 배가스, 고로 가스(BFG), 전로 가스(LDG), 파이넥스 가스(FOG), 코크스로 가스(COG), 마그네슘 제련 공정 부생가스, 시멘트 생산 공정의 소성 가스, 천연가스 채취 시 발생하는 부생가스 및 석유화학 공정의 부생가스로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.The raw material gas is generated at the time of collecting the natural gas from the plant exhaust gas, blast furnace gas (BFG), converter gas (LDG), FINEX gas (FOG), coke oven gas (COG), magnesium smelting process, And byproduct gas in the petrochemical process.

상기 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 흡수탑에 공급하기 전에 상기 이산화탄소 함유 원료 가스를 상기 흡수제에 버블링하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable to further include a step of bubbling the carbon dioxide-containing source gas into the absorbent before supplying the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent to the absorption tower.

상기 재생탑은 흡수제로써 10 wt% 암모니아수를 이용하는 경우 상압에서 75-85℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
The regenerating tower is preferably heated to a temperature of 75-85 DEG C at normal pressure when 10 wt% ammonia water is used as an absorbent.

상기 재생탑은 흡수제로써 30-40 wt% 아민 수용액을 이용하는 경우 상압에서 100-120℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
The regeneration tower is preferably heated to a temperature of 100-120 ° C at normal pressure when a 30-40 wt% amine aqueous solution is used as the absorbent.

상기 흡수탑 상부에서 세정액을 이용하여 휘발된 흡수제를 흡수하여 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
And absorbing and cleaning the volatilized absorbent using the cleaning liquid on the absorption tower.

상기 재생탑 상부에서 세정액을 이용하여 휘발된 흡수제를 흡수하여 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
The method may further include the step of absorbing the volatilized absorbent in the upper part of the regeneration tower by using a cleaning liquid and cleaning the absorbent.

상기 재생탑 상부로부터 유출된 세정액, 상기 흡수탑 상부로부터 유출된 세정액, 또는 이들 양자의 세정액에 흡수된 흡수제를 농축하여 흡수제를 재이용하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the method further comprises the step of concentrating the washing liquid flowing out from the upper part of the regeneration tower, the washing liquid flowing out from the upper part of the absorption tower, or the absorbent absorbed in the washing liquid of both of them, and reusing the absorbent.

본 발명에 의하면, 이산화탄소 흡수탑 내 원료 가스와 흡수제의 흐름을 조절하여 흡수제의 휘발을 방지함으로써 이산화탄소 포집공정의 효율성 및 경제성을 증대시킬 수 있다.
According to the present invention, the flow of the raw material gas and the absorbent in the carbon dioxide absorption tower can be controlled to prevent volatilization of the absorbent, thereby increasing the efficiency and economy of the carbon dioxide capture process.

도 1은 일반적인 이산화탄소 흡수 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 예시적인 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically illustrates a general carbon dioxide absorption process.
Figure 2 schematically illustrates an exemplary apparatus for carrying out the method of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발을 방지하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소 흡수탑 내에서 원료 가스와 흡수제의 흐름을 조절하여 흡수제의 휘발을 방지하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for preventing volatilization of an absorbent in a carbon dioxide collection process, and more particularly, to a method for preventing volatilization of an absorbent by regulating the flow of a raw material gas and an absorbent in a carbon dioxide absorption tower.

보다 상세하게, 본 발명은 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터 이산화탄소를 포집하는 공정에 있어서, (a)이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 같은 방향으로 흐르도록 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 흡수탑에 공급하여 상기 원료 가스에 함유된 이산화탄소를 제거하는 단계; (b)상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 흡수탑 상부로 배출하고 재생탑으로 공급하여 흡수제를 재생하고 재생탑 상단에서 이산화탄소를 기상으로 포집하는 단계; 및 (c) 상기 재생된 흡수제를 흡수탑에서 재사용하는 단계를 포함한다.
More specifically, the present invention relates to a process for collecting carbon dioxide from a raw material gas containing carbon dioxide using an absorbent, comprising the steps of: (a) introducing a carbon dioxide-containing source gas and an absorbent into an absorption tower To remove carbon dioxide contained in the raw material gas; (b) discharging the absorbent having absorbed carbon dioxide in the absorption tower to an upper portion of the absorption tower, supplying the absorbent to the regeneration tower to regenerate the absorbent, and collecting carbon dioxide in the gas phase from the top of the regeneration tower; And (c) reusing the regenerated absorbent in an absorption tower.

상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제는 모두 흡수탑의 상부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료가스 및 흡수제가 하부를 향해 같은 방향으로 흐르도록 구성되거나, 또는 상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제는 모두 흡수탑의 하부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 상부를 향해 같은 방향으로 흐르도록 구성될 수 있다.
The carbon dioxide-containing raw material gas and the absorbent in step (a) are all supplied to the upper part of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing raw material gas and the absorbent flow in the same direction downward, or the carbon dioxide- And the absorbent are all supplied to the lower part of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent flow in the same direction toward the upper part.

이와 같이 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 동일 또는 유사한 위치에서 공급하는 경우 이들이 동일한 방향으로 흐르는 과정에서 이산화탄소가 흡수제 내에 보다 많이 흡수될 수 있으며, 따라서 흡수제, 예를 들어 암모니아와 같은 휘발성 흡수제가 기상으로 휘발되는 양이 줄어들게 되는 것이다.
When the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent are supplied in the same or similar positions, the carbon dioxide can be more absorbed in the absorbent in the course of flowing in the same direction, so that the absorbent, for example, a volatile absorbent such as ammonia, Is reduced.

즉, 일반적으로 처리 대상인 원료 가스와 흡수제가 반대 방향으로 흐르는 것과 달리, 본 발명에 의한 흡수제의 휘발 방지 방법은 원료 가스의 흐름과 흡수제의 흐름을 같은 방향으로 하는 동류 방식을 채택한다.
In other words, unlike the case where the raw material gas and the absorbent flow in the opposite direction in general, the method of preventing volatilization of the absorbent according to the present invention employs a homogeneous flow system in which the flow of the raw material gas and the flow of the absorbent flow in the same direction.

도 2는 상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 모두 흡수탑의 하부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 상부를 향하는 같은 방향으로 흐르도록 구성된 경우 이용될 수 있는 장치를 예시적으로 도시한 것이다.
Fig. 2 shows an example of a device which can be used when the carbon dioxide-containing feed gas and the absorbent in step (a) are all fed to the lower part of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing feed gas and the absorbent are configured to flow in the same upward direction Respectively.

도 2를 참고하여, 본 발명에 사용될 수 있는 장치의 구성을 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명은 흡수탑(101), 재생탑(201) 및 도 2에 도시하지 않았으나 추가로 농축탑(301)을 포함하도록 구성될 수 있다.
2, the present invention includes an absorption tower 101, a regeneration tower 201, and a concentrating tower 301 (not shown in FIG. 2) . ≪ / RTI >

상기 흡수탑(101)은 외부에서 공급되는 이산화탄소 함유 원료 가스를 유입 및 배출하기 위한 것으로, 원료 가스(1)를 유입시키고 암모니아 수용액과 같은 흡수제를 공급하여 상기 원료 가스로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 재생탑(201)으로 배출한다.
The absorption tower 101 is for introducing and discharging the carbon dioxide-containing raw material gas supplied from the outside. The absorption tower 101 introduces the raw material gas 1 and supplies an absorbent such as an aqueous ammonia solution to regenerate the absorbent absorbing carbon dioxide from the raw material gas. And discharged to the tower 201.

한편, 도 2에 도시하지는 않았으나, 흡수탑(101)의 상부에는 원료 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 흡수제의 휘발성으로 인해 흡수탑 내부에서 탈거되어 흡수탑 상부로 배출되는 흡수제 가스를 흡수탑 유입 세정수를 공급하여 세정하는 흡수탑 세정부가 포함될 수 있다. 이때, 상기 흡수탑 세정부에는 흡수제의 세정을 위한 세정수가 공급되며, 상기 세정수는 물인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
Although not shown in FIG. 2, the absorber gas, which is stripped from the absorption tower due to the volatility of the absorbent to remove carbon dioxide from the raw material gas and discharged to the upper portion of the absorption tower, And an absorber washing section for supplying the washing water. At this time, washing water for washing the absorbent is supplied to the absorber washing unit, and the washing water is preferably water, but is not limited thereto.

예를 들어 흡수제로써 암모니아를 이용하는 경우, 이렇게 흡수탑 유입 세정수에 의하여 이산화탄소가 제거된 원료 가스에 함유된 암모니아가 제거될 수 있으며, 이산화탄소 및 암모니아가 제거된 가스(2)는 상기 흡수탑 또는 흡수탑 세정부의 상부를 통하여 외부로 배출된다.
For example, when ammonia is used as the absorbent, the ammonia contained in the raw material gas from which carbon dioxide has been removed by the absorption tower inflow washing water can be removed, and the gas 2 from which carbon dioxide and ammonia have been removed can be removed from the absorption tower And is discharged to the outside through the top of the top washing section.

한편, 상기 흡수탑(101)에는 이산화탄소를 흡수할 때 발생되는 흡수열을 회수하여 흡수액의 온도를 감소시키기 위한 흡수탑 순환 쿨러가 구비될 수 있으며, 나아가 상기 흡수제에서 발생되는 열을 회수하여 흡수제의 흡수 효율을 향상시키기 위한 흡수탑 순환 쿨러와 일체로 열교환기가 구비될 수 있다. 상기 열교환기를 통하여 흡수제에서 발생되는 열을 회수할 수 있으며, 상기 흡수탑 순환 쿨러에 의하여 흡수제의 온도를 소정의 온도로 감소시킴으로써 흡수제의 흡수 효율을 증가시킬 수 있다.
The absorption tower 101 may be provided with an absorption tower circulation cooler for reducing the temperature of the absorption liquid by recovering the absorption heat generated when the carbon dioxide is absorbed. Further, heat generated from the absorption agent may be recovered, A heat exchanger may be provided integrally with the absorption tower circulation cooler for improving the absorption efficiency. The heat generated from the absorbent can be recovered through the heat exchanger, and the absorption efficiency of the absorbent can be increased by reducing the temperature of the absorbent to a predetermined temperature by the absorption tower circulation cooler.

상기 재생탑(201)은 상기 흡수탑(101)에서 원료 가스로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수제로부터 이산화탄소를 탈거 및 제거하여 이산화탄소를를 흡수한 흡수제(3)를 재생 및 재활용하기 위한 것으로, 도 2에 도시하지는 않았으나 재생탑의 상부에도 흡수제에서 탈거 및 제거된 이산화탄소에 포함되어 있는 미량의 흡수제를 흡수 및 제거하여 세정하기 위한 재생탑 세정부가 포함될 수 있다.
The regeneration tower 201 is for regenerating and recycling the absorbent 3 absorbing carbon dioxide by removing and removing carbon dioxide from the absorbent that absorbed carbon dioxide from the raw material gas in the absorption tower 101, A regenerator washing section for removing and absorbing a small amount of absorbent contained in the carbon dioxide removed and removed from the absorbent may be included in the upper part of the regenerating tower.

한편, 상기 재생탑에서는 흡수제와 이산화탄소가 분리되어 상기 재생탑의 상단부에 고농도의 기상의 이산화탄소가 존재하게 된다. 이에 따라, 임의로 상기 재생탑 상부에 재생탑 세정부를 구비하여 재생탑 유입 세정수에 의하여 이산화탄소가 흡수된 흡수제에 포함된 암모니아 등을 추가로 제거하고, 상기 기상의 이산화탄소를 흡수할 수 있으며, 나머지 이산화탄소 가스(4)는 최종적으로 재생탑 상부로 배출된다.
On the other hand, in the regeneration tower, the absorbent and the carbon dioxide are separated, and a high concentration of gaseous carbon dioxide exists in the upper end portion of the regeneration tower. Accordingly, the regeneration tower washing unit may be optionally provided on the regeneration tower to remove ammonia or the like contained in the absorbent absorbed carbon dioxide by the regeneration tower inflow washing water to absorb the gaseous carbon dioxide, The carbon dioxide gas 4 is finally discharged to the upper portion of the regeneration tower.

여기서, 상기 흡수탑(101)과 재생탑(201)의 일 측 소정 위치에 흡수탑의 흡수제와 재생탑 재생액의 열교환기(70)가 구비될 수 있다.
Here, the absorber of the absorption tower and the heat exchanger 70 of the regeneration tower regeneration liquid may be provided at predetermined positions on one side of the absorption tower 101 and the regeneration tower 201.

또한, 상기 구성에 추가로 농축탑을 구비할 수 있으며, 상기 농축탑에 에너지를 공급하여 흡수제로 사용된 암모니아 등을 고농도 기체 상태로 만든 후 농축탑 상부에서 고농도의 암모니아 가스 형태로 재생탑의 중부로 주입하여 이산화탄소 포집에 재사용될 수 있다.
In addition, in addition to the above-described structure, a concentrating tower may be further provided. Energy is supplied to the concentrating tower to convert ammonia or the like used as an absorbent into a high-concentration gaseous state. And can be reused for capturing carbon dioxide.

본 발명에 사용될 수 있는 상기 흡수제는 휘발성인 것으로, 예를 들어 암모니아수 및 아민 또는 아민 수용액과 같은 알칼리성 용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하며, 상기 아민은 모노에탄올아민(MEA), 메틸디에탄올아민(MDEA) 등을 포함한다. 한편, 본 발명에 있어서는 암모니아수를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
The absorbent that can be used in the present invention is volatile, and is preferably at least one selected from the group consisting of, for example, ammonia water and an alkaline solution such as an amine or an aqueous amine solution. The amine may be monoethanolamine (MEA) Ethanolamine (MDEA) and the like. On the other hand, in the present invention, it is more preferable to use ammonia water.

한편, 본 발명에 적용될 수 있는 상기 원료 가스는 발전소 배가스, 고로 가스(BFG), 전로 가스(LDG), 파이넥스 가스(FOG), 코크스로 가스(COG), 마그네슘 제련 공정 부생가스, 시멘트 생산 공정의 소성 가스, 천연가스 채취 시 발생하는 부생가스 및 석유화학 공정의 부생가스로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하나, 특히 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 산업 분야에서 발생하는 이산탄화탄소를 포함하는 다양한 가스에 대해 적용할 수 있다.
Meanwhile, the raw material gas applicable to the present invention can be used as a raw material gas for a power generation plant such as a power plant flue gas, a blast furnace gas (BFG), a converter gas (LDG), a FINEX gas (FOG), a coke oven gas (COG), a magnesium smelting process, But are not limited to, at least one selected from the group consisting of sintering gas, by-product gas generated when extracting natural gas, and by-product gas in petrochemical process. However, the present invention is not limited to this, and various types of discrete carbon- It can be applied to gas.

나아가, 상기 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 흡수탑에 공급하기 전에 상기 이산화탄소 함유 원료 가스를 상기 흡수제에 버블링하는 단계를 추가로 포함하여, 흡수제가 이산화탄소를 더욱 많이 흡수하도록 할 수 있다.
Further, the method may further include the step of bubbling the carbon dioxide-containing source gas into the absorbent before supplying the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent to the absorber, so that the absorbent absorbs more carbon dioxide.

상기 흡수제에서 이산화탄소를 탈거 및 제거하는 경우 상기 재생탑(201)의 탈거 온도는 흡수액의 농도에 따라 다양할 수 있으나, 상기 재생탑은 상압 기준으로 재생탑은 흡수제로써 10 wt% 암모니아수를 이용하는 경우 상압에서 75-85℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하며, 나아가 고압의 암모니아 재생 공정의 경우 압력이 더욱 상승한다.
When removing carbon dioxide from the absorbent, the stripping temperature of the regeneration tower 201 may vary according to the concentration of the absorption liquid. However, when the regeneration tower uses 10 wt% ammonia water as the absorbent, To 75-85 < 0 > C, and furthermore, in the case of a high-pressure ammonia regeneration process, the pressure further increases.

한편, 상기 재생탑은 흡수제로써 30-40 wt% 아민 수용액을 이용하는 경우 상압에서 100-120℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
On the other hand, in the case of using 30-40 wt% amine aqueous solution as the absorbent, the regenerating tower is preferably heated at a normal pressure to 100-120 < 0 > C.

상술한 바와 같이 본 발명의 흡수제 휘발 방지 방법은 상기 흡수탑 상부에서 세정액을 이용하여 휘발된 흡수제를 흡수하여 세정하는 단계를 추가로 포함하거나, 또는 상기 재생탑 상부에서 세정액을 이용하여 휘발된 흡수제를 흡수하여 세정하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 나아가 상기 재생탑 상부로부터 유출된 세정액, 상기 흡수탑 상부로부터 유출된 세정액, 또는 이들 양자의 세정액에 흡수된 흡수제를 농축하여 흡수제를 재이용하는 단계를 추가로 포함하여 공정 효율을 높일 수 있다.
As described above, the method for preventing volatilization of an absorbent of the present invention may further comprise the step of absorbing and cleaning the volatilized absorbent using a rinse liquid at the top of the absorber, or the step of absorbing the absorbed volatilized absorbent at the top of the regeneration tower The method may further include the step of absorbing and washing the absorbent, and further the step of concentrating the absorbent absorbed in the washing liquid flowing out from the upper part of the regeneration tower, the washing liquid flowing out from the upper part of the absorption tower, Thereby further enhancing the process efficiency.

본 발명에 의하면, 아민, 암모니아 등 현재 이산화탄소 포집용으로 개발되고 있는 다양한 흡수제의 휘발을 억제할 수 있다. 예를 들어, 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 모두 흡수탑의 하부로 공급되는 경우 흡수탑의 상부로 올라갈수록 흡수제의 농도가 낮아지므로 일반적인 흡수제 낙하법에 비해 흡수제가 휘발되는 양이 현저하게 줄어들게 된다. 즉, 흡수탑의 상부로 갈수록 자유 암모니아의 농도가 낮아지므로 기상으로 휘발되는 분자의 개체 수가 줄어들게 되는 것이다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to suppress the volatilization of various absorbents currently being developed for capturing carbon dioxide, such as amine and ammonia. For example, when both the carbon dioxide-containing feed gas and the absorbent are supplied to the lower portion of the absorption tower, the concentration of the absorbent decreases as the absorption rate of the absorbent falls to the upper portion of the absorption tower. That is, as the concentration of free ammonia decreases toward the upper part of the absorption tower, the number of molecules volatilizing in the vapor phase is reduced.

흡수제의 휘발이 억제되면, 흡수제의 휘발을 방지하기 위해서 흡수탑 상부에 주입하는 세정수의 양을 대폭 줄일 수 있으며, 추가의 첨가제 사용이 불필요하게 된다.
When the volatilization of the absorbent is suppressed, the amount of the washing water injected into the upper part of the absorber can be greatly reduced in order to prevent the volatilization of the absorbent, and the use of the additional additive becomes unnecessary.

따라서, 흡수제의 재활용을 위한 추가의 공정이 불필요하게 되어 공정이 간략해지며, 결과적으로 이산화탄소 포집 공정의 경제성을 증대시킬 수 있다.
Therefore, an additional process for recycling the absorbent is not required, which simplifies the process and consequently increases the economical efficiency of the carbon dioxide capture process.

1: 원료 가스
2: CO2가 제거된 가스(흡수탑 상부 배출)
3: CO2를 흡수한 암모니아수
4: CO2가스(재생탑에서 암모니아수로부터 분리된 CO2가스)
5: 재생된 암모니아수
6: 리보일러(reboiler)
7: 흡수제(rich solution)
8: 흡수제(lean solution)
70: 열교환기
101: 흡수탑
201: 재생탑1: raw material gas
2: CO 2 gas is removed (absorber overhead discharge)
3: Ammonia water absorbing CO 2
4: CO 2 gas (CO2 gas separated from ammonia water in the regeneration tower)
5: Ammonia number regenerated
6: Reboiler
7: rich solution
8: Lean solution
70: Heat exchanger
101: Absorption tower
201: Play Tower

Claims (11)

흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터 이산화탄소를 포집하는 공정에 있어서,
(a)이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 같은 방향으로 흐르도록 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 흡수탑에 공급하여 상기 원료 가스에 함유된 이산화탄소를 제거하는 단계;
(b)상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 흡수탑 상부로 배출하고 재생탑으로 공급하여 흡수제를 재생하고 재생탑 상단에서 이산화탄소를 기상으로 포집하는 단계; 및
(c) 상기 재생된 흡수제를 흡수탑에서 재사용하는 단계
를 포함하는 흡수제의 휘발 방지 방법.
In the step of collecting carbon dioxide from a raw material gas containing carbon dioxide using an absorbent,
(a) supplying the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent to the absorber so that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent flow in the same direction to remove the carbon dioxide contained in the source gas;
(b) discharging the absorbent having absorbed carbon dioxide in the absorption tower to an upper portion of the absorption tower, supplying the absorbent to the regeneration tower to regenerate the absorbent, and collecting carbon dioxide in the gas phase from the top of the regeneration tower; And
(c) reusing the regenerated absorbent in an absorption tower
≪ / RTI >
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제는 모두 흡수탑의 상부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료가스 및 흡수제가 하부를 향해 같은 방향으로 흐르도록 하는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method according to claim 1, wherein the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent in step (a) are all supplied to the top of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent flow downward in the same direction.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제는 모두 흡수탑의 하부로 공급되어 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제가 상부를 향해 같은 방향으로 흐르도록 하는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method according to claim 1, wherein the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent in step (a) are all supplied to the lower part of the absorption tower so that the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent flow in the same direction.
제1항에 있어서, 상기 흡수제는 암모니아수 및 아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method according to claim 1, wherein the absorbent is at least one selected from the group consisting of ammonia water and amine.
제1항에 있어서, 상기 원료 가스는 발전소 배가스, 고로 가스(BFG), 전로 가스(LDG), 파이넥스 가스(FOG), 코크스로 가스(COG), 마그네슘 제련 공정 부생가스, 시멘트 생산 공정의 소성 가스, 천연가스 채취 시 발생하는 부생가스 및 석유화학 공정의 부생가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method according to claim 1, wherein the raw material gas is at least one of a plant exhaust gas, a blast furnace gas (BFG), a converter gas (LDG), a final gas (FOG), a coke oven gas (COG), a magnesium smelting by- , By-product gas generated when natural gas is collected, and by-product gas in a petrochemical process.
제1항에 있어서, 상기 이산화탄소 함유 원료 가스 및 흡수제를 흡수탑에 공급하기 전에 상기 이산화탄소 함유 원료 가스를 상기 흡수제에 버블링하는 단계를 추가로 포함하는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method of claim 1, further comprising bubbling the carbon dioxide-containing source gas into the absorbent prior to feeding the carbon dioxide-containing source gas and the absorbent to the absorber.
제1항에 있어서, 상기 재생탑은 흡수제로써 10 wt% 암모니아수를 이용하는 경우 상압에서 75-85℃의 온도로 가열되는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method of preventing volatilization of an absorbent according to claim 1, wherein the regeneration tower is heated to a temperature of from 75 to 85 캜 at normal pressure when 10 wt% ammonia water is used as an absorbent.
제1항에 있어서, 상기 재생탑은 흡수제로써 30-40 wt% 아민 수용액을 이용하는 경우 상압에서 100-120℃의 온도로 가열되는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method of claim 1, wherein the regeneration tower is heated to a temperature of 100-120 占 폚 at normal pressure when a 30-40 wt% amine aqueous solution is used as an absorbent.
제1항에 있어서, 상기 흡수탑 상부에서 세정액을 이용하여 휘발된 흡수제를 흡수하여 세정하는 단계를 추가로 포함하는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method according to claim 1, further comprising the step of absorbing the volatilized absorbent using a rinsing liquid at the top of the absorber and cleaning the absorber.
제1항에 있어서, 상기 재생탑 상부에서 세정액을 이용하여 휘발된 흡수제를 흡수하여 세정하는 단계를 추가로 포함하는 흡수제의 휘발 방지 방법.
The method according to claim 1, further comprising the step of absorbing the volatilized absorbent using a rinse liquid at the top of the regeneration tower and cleaning the absorbent.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 재생탑 상부로부터 유출된 세정액, 상기 흡수탑 상부로부터 유출된 세정액, 또는 이들 양자의 세정액에 흡수된 흡수제를 농축하여 흡수제를 재이용하는 단계를 추가로 포함하는 흡수제의 휘발 방지 방법.The method according to claim 9 or 10, further comprising the step of concentrating the absorbent absorbed in the washing liquid flowing out from the upper part of the regeneration tower, the washing liquid flowing out from the upper part of the absorption tower, or both of them, A method for preventing volatilization of an absorbent.
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