KR20170139344A - Apparatus for fractionating gas collection and this using method - Google Patents
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Abstract
Description
회수 대상 가스를 포함하는 기체로부터 회수 대상 가스를 증류하는 증류장치 및 이를 이용한 증류방법을 개시한다.A distillation apparatus for distilling a gas to be recovered from a gas containing a gas to be recovered and a distillation method using the same.
일반적으로 흡수액을 이용하여 기체를 흡수 또는 증발성이 높은 기체 중 일부를 회수하는 공정에서, 종래에는 유입 가스(feed gas)의 농도가 달라지거나 성능이 다른 흡수액을 사용하거나, 증류탑(흡수탑)의 직경을 변화하여 유입되는 농도와 성능에 맞추어 공정 장치를 적응시켰다.Generally, in the process of recovering a part of the gas having high absorption or evaporation property by using the absorption liquid, conventionally, the concentration of the feed gas is changed or the absorption liquid having different performance is used, The diameter was varied to adapt the process equipment to the incoming concentration and performance.
즉, 종래의 증류탑은 기체 중 유용한 성분을 물질전달로 흡수 분리하기 위해 물질전달 향상을 목적으로 랜덤(Random) 충전물 및 스트럭처드(Structured) 충전물을 활용하는데, 이 중 하나의 패킹(충전)방식을 활용할 수 밖에 없으며, 선택한 충전물의 규격 또한 균일한 방식으로만 배치할 수 있어 유입 가스의 농도가 변화될 경우, 장치의 재제작이 불가피하여 그에 따른 비용이 증가하게 된다.That is, a conventional distillation column utilizes a random packing and a structured packing for the purpose of improving mass transfer in order to absorb and separate useful components in a gas, And the standard of the selected filling material can be disposed in a uniform manner. If the concentration of the introduced gas is changed, it is inevitable to rebuild the apparatus, thereby increasing the cost.
예컨대, 변화된 농도의 기체 물질을 분리하거나 성능이 다른 흡수액을 사용할 때, 충전물을 변화시키지 않거나 증류탑의 직경을 변화시키지 않을 경우, 흡수액과 처음 만나는 증류탑 하단 부위에 과도한 반응열 문제로 기체가 물질 전달 반응 특성이 변형되어 흡수되지 않거나, 또는 하단에서 격렬하게 반응하여 물질 자체가 소모되고 이로인해 상단에는 액체/기체 몰비가 변화됨으로써 증류탑 중간에 기압 변화가 초래될 수 있다.For example, when separating a gas substance of varying concentration or using an absorption liquid having a different performance, or if the diameter of the distillation column is not changed or the packing is not changed, excessive reaction heat is generated at the bottom of the distillation tower, Is deformed or is not absorbed or reacts violently at the lower end to consume the substance itself, thereby changing the liquid / gas molar ratio at the upper end, thereby causing a change in air pressure in the middle of the distillation column.
따라서, 반응 대상 가스(피드 가스)의 농도 및 흡수액의 성능변화가 발생할 경우, 공정의 안정화 측면에서 문제가 될 수 있다.Therefore, when the concentration of the gas to be reacted (feed gas) and the change in the performance of the absorption liquid occur, it may become a problem in terms of stabilization of the process.
공정의 변경 또는 재제작 없이 다양한 농도의 피드 가스(feed gas) 및 다양한 성능의 흡수액 사용이 가능하여 피드 가스의 성상 변화에도 성능 최적화가 가능한 가스 포집용 증류장치 및 이를 이용한 증류방법을 제공한다.The present invention provides a gas collecting distillation apparatus capable of using various concentrations of feed gas and various performance absorbing solutions without changing or re-manufacturing the process, and capable of optimizing the performance of the feed gas even in the change of properties of the feed gas, and a distillation method using the same.
가스 포집용 증류장치는, 내부에 공간을 이루면서 그 하부 일측에 필요한 가스를 포집하기 위한 반응 대상 가스인 피드 가스가 주입되도록 피드 가스 주입구가 설치되고, 그 상부 일측에 상기 피드 가스와 반응하는 흡수액이 주입되도록 흡수액 주입구가 설치된 증류탑; 및 상기 증류탑의 상중하부에 높이별로 각각 배치되어 상기 피드 가스 및 흡수액이 서로 반응할 수 있도록 각기 다른 표면적을 구비한 패킹을 포함한다.The distillation apparatus for gas collection has a feed gas inlet for injecting a feed gas, which is a gas to be reacted, for collecting a necessary gas at one side of the lower side thereof while forming a space therein, and an absorption liquid, which reacts with the feed gas, A distillation tower having an absorption liquid inlet for injecting; And a packing disposed at the lower portion of the distillation tower, the packing having different surface areas so that the feed gas and the absorption liquid can react with each other.
상기 패킹은 표면적/부피의 비를 나타내는 하이드로릭 로드 값(Hydraulic load : a)이 가장 작으면서 상기 증류탑의 하부에 배치되는 하부 패킹을 포함한다.The packing comprises a lower packing disposed at the bottom of the distillation column with a minimum hydraulic load (a) representing the ratio of surface area / volume.
상기 패킹은 하이드로릭 로드 값(a)이 상기 하부 패킹 보다 크면서 상기 증류탑의 중부에 배치되는 중부 패킹을 포함한다.The packing includes a middle packing in which the hydrolytic load value (a) is larger than the lower packing and is disposed in the middle of the distillation column.
상기 패킹은 하이드로릭 로드 값(a)이 상기 중부 패킹 보다 크면서 상기 증류탑의 상부에 배치되는 상부 패킹을 포함한다.The packing comprises an upper packing in which the hydrolytic load value (a) is larger than the middle packing and disposed on top of the distillation column.
상기 하부 패킹은 증류탑의 하부로 주입되는 피드 가스와 접촉되어 반응하는 구조이다.The lower packing is in contact with the feed gas injected into the lower portion of the distillation column to react.
상기 상부 패킹은 증류탑의 상부로 주입되는 흡수액과 접촉되어 반응하는 구조이다.The upper packing is in contact with the absorption liquid injected into the upper portion of the distillation column to react.
상기 증류탑의 피드 가스 주입구는 피드 가스의 시간별 농도 및 유량 변동에 따라 그 위치를 조절할 수 있는 구조이다.The feed gas inlet of the distillation tower has a structure in which the position of the feed gas inlet can be adjusted according to the concentration and flow rate variation of the feed gas over time.
상기 증류탑의 흡수액 주입구는 성능이 다른 흡수액의 종류에 따라 그 위치를 조절할 수 있는 구조이다.The absorption liquid inlet of the distillation tower is a structure capable of adjusting its position depending on the type of the absorption liquid having different performance.
가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법은, 피드 가스와 흡수액이 주입되어 다양한 표면적을 가지는 다수의 패킹을 지나면서 반응을 통해 필요한 가스를 포집할 수 있도록 하는 증류탑 설치단계; 상기 증류탑의 하부 일측에 설치된 피드 가스 주입구로 다양한 농도의 피드 가스가 주입됨과 동시에 증류탑의 상부 일측에 설치된 흡수액 주입구로 다양한 성능의 흡수액이 주입되는 피드 가스 및 흡수액 주입단계; 및 상기 피드 가스와 흡수액이 상기 증류탑에 주입되어 표면적이 각기 다른 하부 패킹과 중부 패킹 및 상부 패킹을 지나면서 서로 반응함으로써 필요한 가스를 포집하는 증류단계를 포함한다.A distillation method using a gas collecting distillation apparatus includes: a step of installing a distillation column so that a feed gas and an absorption liquid are injected to collect necessary gas through a reaction through a plurality of packing having various surface areas; A feed gas and an absorbing solution injecting various concentrations of feed gas into a feed gas inlet provided at a lower side of the distillation tower and injecting an absorbing solution of various performances into an absorbing solution inlet provided at an upper side of the distillation tower; And a distillation step in which the feed gas and the absorption liquid are injected into the distillation column to react with each other while passing through the lower and upper packings with different surface areas, thereby collecting the necessary gas.
상기 증류탑 설치단계에서 표면적/부피의 비를 나타내는 하이드로릭 로드 값(a)이 가장 작은 상기 하부 패킹을 상기 증류탑의 하단에 배치하고, 상기 하부 패킹 보다 하이드로릭 로드 값(a)이 큰 상기 중부 패킹을 상기 증류탑의 중부에 배치하며, 상기 중부 패킹 보다 하이드로릭 로드 값(a)이 큰 상기 상부 패킹을 상기 증류탑의 상부에 배치한다.Wherein the lower packing having the lowest hydrolytic value (a) indicating the ratio of the surface area to the volume in the distillation column installation step is disposed at the lower end of the distillation column and the middle packing having a larger hydro load value (a) Is arranged in the middle of the distillation column, and the upper packing having a larger hydrolytic value (a) than the middle packing is disposed on the upper part of the distillation column.
상기 피드 가스 및 흡수액 주입단계에서 상기 증류탑의 하부에 고농도 피드 가스가 주입되어 상기 하부 패킹과 접촉됨으로써 반응하고, 상기 증류탑의 상부에 흡수액이 주입되어 상기 상부 패킹과 접촉됨에 따라 반응한다.In the step of injecting the feed gas and the absorbing liquid, a high concentration feed gas is injected into the lower part of the distillation tower to react with the lower packing, and the absorbing solution is injected into the upper part of the distillation tower.
상기 피드 가스 및 흡수액 주입단계에서 상기 증류탑의 하부에 피드 가스가 주입되어 상기 하부 패킹과 접촉됨으로써 반응하고, 상기 증류탑의 상부에 고성능 흡수액이 주입되어 상기 상부 패킹과 접촉됨에 따라 반응한다.In the step of injecting the feed gas and the absorbing liquid, a feed gas is injected into the lower part of the distillation column to react with the lower packing, and a high performance absorbing solution is injected into the upper part of the distillation column to react with the upper packing.
상기 증류탑 설치단계에서 피드 가스의 시간별 농도 및 유량 변동에 따라 상기 증류탑의 피드 가스 주입구 위치 및 높이를 가변적으로 선택하여 배치할 수 있다.The position and height of the feed gas inlet of the distillation tower can be variably selected and arranged in accordance with the variation of the concentration and flow rate of the feed gas over time in the step of installing the distillation tower.
상기 증류탑 설치단계에서 성능이 다른 흡수액의 종류에 따라 상기 증류탑의 흡수액 주입구 위치 및 높이를 가변적으로 선택하여 배치할 수 있다.The position and height of the absorption liquid inlet of the distillation tower can be variably selected and arranged depending on the type of the absorption liquid having different performance in the step of installing the distillation column.
본 장치 및 방법에 따르면, 가스 포집 공정시 공정의 변경 및 재제작 없이 다양한 농도의 피드 가스(반응 대상 가스)와 다양한 성능의 흡수액 사용이 가능하고, 피드 가스의 성상 변화에도 성능 최적화가 가능하기 때문에 가스 포집 공정의 안정성을 향상시키면서도 진행되는 공정의 중단을 방지할 수 있다.According to the present apparatus and method, it is possible to use feed gas (reaction target gas) of various concentrations and an absorption liquid having various performances without changing or remanufacturing the process in the gas collecting step, It is possible to prevent the interruption of the progressing process while improving the stability of the gas collection process.
도 1은 본 실시예에 따른 가스 포집용 증류장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 가스 포집용 증류장치의 또 다른 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법의 과정을 도시한 순서도이다.1 is a schematic view showing a gas collecting distillation apparatus according to this embodiment.
Fig. 2 is a schematic view showing still another structure of the gas collecting distillation apparatus according to the present embodiment.
3 is a flowchart showing a process of a distillation method using a gas collecting distillation apparatus according to the present embodiment.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 본 실시예에 따른 가스 포집용 증류장치를 도시한 개략적인 도면이다.1 is a schematic view showing a gas collecting distillation apparatus according to this embodiment.
도 1에 도시된 바와 같이, 가스 포집용 증류장치는 증류탑(10)과 이 증류탑(10) 내부에 설치되는 패킹으로 이루어지고, 상기 증류탑(10)의 하부에 회수 대상 가스를 포함하는 피드 가스를 주입하고, 상기 증류탑(10) 상부에 회수 대상 가스를 흡수하는 흡수액을 주입함으로써 상기 패킹을 통해 피드 가스와 흡수액이 반응하여 회수 대상 가스를 포집하는 것이다.1, the gas collecting distillation apparatus comprises a
즉, 상기 가스 포집용 증류장치의 증류탑(10)은 내부에 공간을 이루면서 그 하부 일측에 필요한 가스를 포집하기 위한 반응 대상 가스인 피드 가스가 주입되도록 피드 가스 주입구(11)가 설치되고, 그 상부 일측에 상기 피드 가스와 반응하는 흡수액이 주입되도록 흡수액 주입구(12)가 설치된다.That is, the
그리고, 상기 증류탑(10)에 설치되는 상기 패킹은 증류탑(10)의 상중하부에 높이별로 각각 배치되어 상기 피드 가스 및 흡수액이 서로 반응할 수 있도록 각기 다른 표면적을 구비한다.The packing provided in the
즉, 다양한 농도의 기체 성분을 제거하기 위해 사용되는 다양한 성능의 흡수액에 적합하도록 상기 증류탑(10) 내의 패킹 표면적을 다양하게 배치할 수 있다.That is, the packing surface area in the
여기서, 상기 패킹은 표면적/부피의 비를 나타내는 하이드로릭 로드 값(Hydraulic load : a)이 가장 작으면서 상기 증류탑(10)의 하부에 배치되는 하부 패킹(21)을 포함할 수 있고, 상기 패킹은 하이드로릭 로드 값(a)이 상기 하부 패킹(21) 보다 크면서 상기 증류탑(10)의 중부에 배치되는 중부 패킹(22)을 포함할 수 있으며, 상기 패킹은 하이드로릭 로드 값(a)이 상기 중부 패킹(22) 보다 크면서 상기 증류탑(10)의 상부에 배치되는 상부 패킹(23)을 포함할 수 있다.Here, the packing may include a
예컨대, 상기 하이드로릭 로드 값(a)이 각기 다른 패킹을 높이별로 배치할 경우, 즉 상기 증류탑(10)의 하단에 a값이 작은 것을 배치하고, 상단에는 a값이 큰 것을 배치하여 가스 포집공정 효율을 향상시킬 수 있다.For example, when the packing with different hydraulic load values (a) is arranged for each height, that is, the lower end of the
또한, 상기 하부 패킹(21)은 증류탑(10)의 하부로 주입되는 고농도 피드 가스와 접촉되어 반응하는 구조일 수 있고, 상기 상부 패킹(23)은 증류탑(10)의 상부로 주입되는 고성능 흡수액과 접촉되어 반응하는 구조일 수 있다.The
그러므로, a값이 작다는 것은 기체가 액체와 접촉하는 면적이 작아 반응효율이 좋지 않은 것을 의미하는데, 고농도 피드 가스가 상기 증류탑(10)에 주입되는 경우 상기 하부 패킹(21)을 가장 격렬한 반응이 일어나는 증류탑(10) 최하단에 배치함을써 반응열을 줄일 수 있어 공정을 보다 안정화시킬 수 있으며, 하단부에서 반응속도를 늦춤으로써 상단부 상단부의 액체/기체 몰 비 변화를 최소화하여 기압변화를 줄이게 되어 전체적인 시스템의 공정효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, when the high concentration feed gas is injected into the
또한, 상기 증류탑(10)에 고성능 흡수액을 사용하는 경우에 상단부분의 접촉면적이 크기 때문에 더 많은 반응을 상부에서 유도할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.Further, when a high performance absorbing liquid is used in the
도 2는 본 실시예에 따른 가스 포집용 증류장치의 또 다른 구조를 도시한 개략적인 도면이다.Fig. 2 is a schematic view showing still another structure of the gas collecting distillation apparatus according to the present embodiment.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 증류탑(10)의 피드 가스 주입구(11)는 피드 가스의 시간별 농도 및 유량 변동에 따라 그 위치를 조절할 수 있고, 상기 증류탑(10)의 흡수액 주입구(12)는 성능이 다른 흡수액의 종류에 따라 그 위치를 조절할 수 있는 것으로, 피드 가스 또는 흡수액의 주입구 위치 및 높이를 가변적으로 선택할 수 있게 배치하는 것이다.2, the
즉, 상기 피드 가스는 공정에 따라 시간별로 농도 및 유량이 변화하기도 하는바, 이때 피드 가스 주입구(11) 및 흡수액 주입구(12)의 높이를 다양하게 설치함으로써 농도 및 유량이 변동되는 피드 가스에 대해 상기와 같이 증류탑(10)의 상중하부에 배치되는 패킹의 성능이 최적화되도록 사전 시뮬레이션 등을 진행하여 전체 패킹 중 활용 부분을 도출하고, 이에 맞추어 피드 가스 또는 흡수액의 주입 위치를 선택할 수 있다.In other words, the concentration and the flow rate of the feed gas vary with time according to the process. At this time, by varying the height of the
바람직하게는 상기 피드 가스의 농도가 고농도이면 상기 피드 가스 주입구(11)를 낮게 위치하도록 설계하고, 상기 흡수액이 고성능이면 상기 흡수액 주입구(12)를 낮게 위치하도록 설계할 수 있다.Preferably, the feed gas inlet (11) is designed to be positioned lower when the concentration of the feed gas is high, and the absorption liquid inlet (12) is designed to be positioned lower when the absorption liquid has high performance.
도 3은 본 실시예에 따른 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법의 과정을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart showing a process of a distillation method using a gas collecting distillation apparatus according to the present embodiment.
도 3에 도시된 바와 같이, 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법은, 피드 가스와 흡수액이 주입되어 다양한 표면적을 가지는 다수의 패킹을 지나면서 반응을 통해 필요한 가스를 포집할 수 있도록 하는 증류탑 설치단계(S1); 상기 증류탑(10)의 하부 일측에 설치된 피드 가스 주입구(11)로 다양한 농도의 피드 가스가 주입됨과 동시에 증류탑(10)의 상부 일측에 설치된 흡수액 주입구(12)로 다양한 성능의 흡수액이 주입되는 피드 가스 및 흡수액 주입단계(S2); 및 상기 피드 가스와 흡수액이 상기 증류탑(10)에 주입되어 표면적이 각기 다른 하부 패킹(21)과 중부 패킹(22) 및 상부 패킹(23)을 지나면서 서로 반응함으로써 필요한 가스를 포집하는 증류단계(S3);를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the distillation method using the gas collecting distillation apparatus includes a step of installing a distillation column to collect a necessary gas through a reaction through a plurality of packings having various surface areas by injecting a feed gas and an absorption liquid (S1); A feed gas having various concentrations is injected into a
또한, 상기 증류탑 설치단계(S1)에서 표면적/부피의 비를 나타내는 하이드로릭 로드 값(a)이 가장 작은 상기 하부 패킹(21)을 상기 증류탑(10)의 하단에 배치하고, 상기 하부 패킹(21) 보다 하이드로릭 로드 값(a)이 큰 상기 중부 패킹(22)을 상기 증류탑(10)의 중부에 배치하며, 상기 중부 패킹(22) 보다 하이드로릭 로드 값(a)이 큰 상기 상부 패킹(23)을 상기 증류탑(10)의 상부에 배치할 수 있다.The
또한, 상기 피드 가스 및 흡수액 주입단계(S2)에서 상기 증류탑(10)의 하부에 고농도 피드 가스가 주입되어 상기 하부 패킹(21)과 접촉됨으로써 반응하고, 상기 증류탑(10)의 상부에 흡수액이 주입되어 상기 상부 패킹(23)과 접촉됨에 따라 반응한다.The high concentration feed gas is injected into the lower portion of the
상기 피드 가스 및 흡수액 주입단계(S2)에서 상기 증류탑(10)의 하부에 피드 가스가 주입되어 상기 하부 패킹(21)과 접촉됨으로써 반응하고, 상기 증류탑(10)의 상부에 고성능 흡수액이 주입되어 상기 상부 패킹(23)과 접촉됨에 따라 반응한다.A feed gas is injected into the lower part of the
한편, 상기 증류탑 설치단계(S1)에서 피드 가스의 시간별 농도 및 유량 변동에 따라 상기 증류탑(10)의 피드 가스 주입구 위치 및 높이를 가변적으로 선택하여 배치할 수 있다.Meanwhile, the position and height of the feed gas inlet of the
상기 증류탑 설치단계(S1)에서 성능이 다른 흡수액의 종류에 따라 상기 증류탑(10)의 흡수액 주입구(12) 위치 및 높이를 가변적으로 선택하여 배치할 수 있다.The position and height of the absorption
즉, 바람직하게는 상기 피드 가스의 농도가 고농도이면 상기 피드 가스 주입구(11)를 낮게 위치하도록 설계하고, 상기 흡수액이 고성능이면 상기 흡수액 주입구(12)를 낮게 위치하도록 설계할 수 있다.That is, the
여기서, 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법에 있어서, 상기 패킹의 종류를 다양하게 배치하거나, 피드 가스 또는 흡수액의 주입위치를 다양하게 하여 공정의 효율 저하를 방지하는 것이다.Here, in the distillation method using the gas collecting distillation apparatus, various types of the packing are arranged in various ways, or injection positions of the feed gas or the absorbing liquid are varied to prevent a decrease in process efficiency.
특히, 본 실시예는 기체와 액체의 접촉 반응 공정을 운전함에 있어서, 상기 증류탑(10) 내에 피드 가스와 흡수액의 접촉효율을 향상시키기 위해 사용되는 상기 패킹의 표면적/ 부피의 비율을 모두 다르게 설계함으로써 피드 가스의 농도 및 흡수액의 성능에 따른 증류탑(10)의 직경 설계를 다르게 하거나 환류 라인을 설치할 필요가 없다.Particularly, in the present embodiment, the ratio of the surface area / volume of the packing used for improving the contact efficiency between the feed gas and the absorbing liquid in the
그리고, 물질 전달 효율을 향상시켜 피드 가스의 분리 속도를 빠르게 하고, 공정 안정성을 향상시키며, 흡수액 비용 절감 등을 통해 공정 운전비용의 경제성을 확보할 수 있다.In addition, it is possible to improve the mass transfer efficiency, thereby increasing the separation rate of the feed gas, improving the process stability, and securing the economical efficiency of the process operation cost by reducing the absorption liquid cost.
그러므로, 상기 가스 포집용 증류장치 및 이를 이용한 증류방법을 통해 상기 피드 가스의 농도 및 흡수액의 성능이 달라질 경우에도 해당 공정에 적합하도록 패킹을 교체하거나 증류탑(10)의 높이 변경 및 재설계, 재제작이 불필요하고, 변동되는 피드 가스의 농도 및 유량에 대해서도 흡수액과 피드 가스의 액체/가스 몰 비(Liquid/Gas mole ratio)를 일정하게 유지시켜 흡수 성능의 최적화 및 액체의 범람 또는 기체의 압력강하 현상이나 흡수액 하단의 과도한 발열 문제를 사전에 억제할 수 있다.Therefore, even if the concentration of the feed gas and the performance of the absorption liquid are changed through the gas collecting distillation apparatus and the distillation method using the gas collecting apparatus, the packing can be replaced or the height of the
본 실시예를 표를 통해 설명하면 다음과 같다.This embodiment will be described in the following table.
division
(CO₂농도)기자 가스
(CO₂ concentration)
(성능)Absorption liquid
(Performance)
(효율)Gas capture rate
(efficiency)
실시예 3
Example 3
상기 실시예 1은 위치별 표면적/패킹부피 비가 각기 다른 증류탑(10)에 고농도(12%) 피드 가스를 투입하여 포집효율을 향상한 것으로, 상기 증류탑(10) 하부에서 발생하는 반응열 감소로 공정안정도 향상 및 상부의 반응속도가 향상되어 그 효율이 향상됨을 알 수 있다.In the first embodiment, a high concentration (12%) feed gas is injected into the
상기 실시예 2는 위치별 표면적/패킹부피 비가 각기 다른 증류탑(10)에 고성능(탄산칼슘계) 흡수액을 투입하여 포집효율을 향상한 것으로, 고성능 흡수액 투입시 기존 대비 증류탑(10) 상부에서 반응속도가 크게 향상되어 그 효율이 향상됨을 알 수 있다.(Calcium carbonate-based) absorption liquid was added to the
상기 실시예 3은 피드 가스의 농도변화에 따른 주입구 위치의 최적화를 통해 포집효율을 향상한 것으로, 저농도(5%) 피드 가스를 통해 증류탑(10) 내 반응 경로(path)를 줄여 포집효율이 향상됨을 알 수 있다.In the third embodiment, the collection efficiency is improved by optimizing the position of the injection port according to the concentration of the feed gas, and the collection efficiency is improved by reducing the reaction path in the
따라서, 가스 포집 공정시 공정의 변경 및 재제작 없이 다양한 농도의 피드 가스(feed gas)와 다양한 성능의 흡수액 사용이 가능하고, 피드 가스의 성상 변화에도 성능 최적화가 가능하기 때문에 가스 포집 공정의 안정성을 향상시키면서도 진행되는 공정의 중단을 방지할 수 있다.Therefore, it is possible to use feed gas of various concentration and absorption capacity of various performance without changing or re-manufacturing the process in the gas collection process, and performance optimization can be performed even in the change of property of feed gas. It is possible to prevent the interruption of the progressing process while improving it.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.
10 : 증류탑 11 : 피드 가스 주입구
12 : 흡수액 주입구 21 : 하부 패킹
22 : 중부 패킹 23 : 상부 패킹10: distillation column 11: feed gas inlet
12: Absorbing solution inlet 21: Lower packing
22: Middle packing 23: Upper packing
Claims (14)
상기 증류탑의 상중하부에 높이별로 각각 배치되어 상기 피드 가스 및 흡수액이 서로 반응할 수 있도록 각기 다른 표면적을 구비한 패킹;을 포함하는 가스 포집용 증류장치.A feed gas inlet port for injecting a feed gas, which is a gas to be reacted, for trapping a gas necessary for forming a space in the lower part of the distillation tower, and a distillation tower having an absorption liquid inlet port for injecting an absorption liquid, ; And
And a packing disposed at the lower portion of the distillation tower, the packing having different surface areas so that the feed gas and the absorbing solution can react with each other.
상기 패킹은 표면적/부피의 비를 나타내는 하이드로릭 로드 값(Hydraulic load : a)이 가장 작으면서 상기 증류탑의 하부에 배치되는 하부 패킹을 포함하는 가스 포집용 증류장치.The method according to claim 1,
Wherein the packing comprises a lower packing disposed at a lower portion of the distillation column with a minimum hydraulic load (a) representing a ratio of surface area / volume.
상기 패킹은 하이드로릭 로드 값(a)이 상기 하부 패킹 보다 크면서 상기 증류탑의 중부에 배치되는 중부 패킹을 포함하는 가스 포집용 증류장치.3. The method of claim 2,
Wherein the packing comprises a middle packing in which the hydrolytic load value (a) is greater than the lower packing and is located in the middle of the distillation column.
상기 패킹은 하이드로릭 로드 값(a)이 상기 중부 패킹 보다 크면서 상기 증류탑의 상부에 배치되는 상부 패킹을 포함하는 가스 포집용 증류장치.The method of claim 3,
Wherein the packing comprises an upper packing having a hydro load value (a) greater than the middle packing and disposed on top of the distillation column.
상기 하부 패킹은 증류탑의 하부로 주입되는 피드 가스와 접촉되어 반응하는 구조의 가스 포집용 증류장치.3. The method of claim 2,
Wherein the lower packing is in contact with the feed gas injected to the lower portion of the distillation column to react.
상기 상부 패킹은 증류탑의 상부로 주입되는 흡수액과 접촉되어 반응하는 구조의 가스 포집용 증류장치.5. The method of claim 4,
Wherein the upper packing is in contact with the absorption liquid injected into the upper portion of the distillation column to react.
상기 증류탑의 피드 가스 주입구는 피드 가스의 시간별 농도 및 유량 변동에 따라 그 위치를 조절할 수 있는 구조의 가스 포집용 증류장치.The method according to claim 1,
Wherein the feed gas inlet of the distillation column is adjustable in accordance with the concentration and flow rate of the feed gas over time.
상기 증류탑의 흡수액 주입구는 성능이 다른 흡수액의 종류에 따라 그 위치를 조절할 수 있는 구조의 가스 포집용 증류장치.The method according to claim 1,
And the position of the absorption liquid inlet of the distillation tower can be adjusted according to the type of the absorption liquid having different performance.
상기 증류탑의 하부 일측에 설치된 피드 가스 주입구로 다양한 농도의 피드 가스가 주입됨과 동시에 증류탑의 상부 일측에 설치된 흡수액 주입구로 다양한 성능의 흡수액이 주입되는 피드 가스 및 흡수액 주입단계(S2); 및
상기 피드 가스와 흡수액이 상기 증류탑에 주입되어 표면적이 각기 다른 하부 패킹과 중부 패킹 및 상부 패킹을 지나면서 서로 반응함으로써 필요한 가스를 포집하는 증류단계(S3);를 포함하는 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법.A step (S1) of installing a distillation column (S1) which allows a feed gas and an absorption liquid to be injected to collect necessary gas through a reaction through a plurality of packings having various surface areas;
A feed gas and an absorption liquid injection step (S2) in which a feed gas having various concentrations is injected into a feed gas injection port provided at a lower side of the distillation tower and at the same time, an absorption liquid having various performances is injected into an absorption liquid injection port provided at an upper side of the distillation tower; And
And a distillation step (S3) in which the feed gas and the absorption liquid are injected into the distillation column to react with each other while passing through the lower and upper packings with different surface areas, thereby collecting the required gas Distillation method.
상기 증류탑 설치단계(S1)에서 표면적/부피의 비를 나타내는 하이드로릭 로드 값(a)이 가장 작은 상기 하부 패킹을 상기 증류탑의 하단에 배치하고, 상기 하부 패킹 보다 하이드로릭 로드 값(a)이 큰 상기 중부 패킹을 상기 증류탑의 중부에 배치하며, 상기 중부 패킹 보다 하이드로릭 로드 값(a)이 큰 상기 상부 패킹을 상기 증류탑의 상부에 배치하는 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법.10. The method of claim 9,
Wherein the lower packing having the smallest hydrolytic load value (a) indicating the surface area / volume ratio in the distillation column installation step (S1) is disposed at the lower end of the distillation column, and the hydrolytic load value (a) Wherein the middle packing is disposed in a middle portion of the distillation column, and the upper packing having a larger hydrolytic value (a) than the middle packing is disposed on the upper portion of the distillation column.
상기 피드 가스 및 흡수액 주입단계(S2)에서 상기 증류탑의 하부에 고농도 피드 가스가 주입되어 상기 하부 패킹과 접촉됨으로써 반응하고, 상기 증류탑의 상부에 흡수액이 주입되어 상기 상부 패킹과 접촉됨에 따라 반응하는 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법.10. The method of claim 9,
In the step of injecting the feed gas and the absorbing liquid, a high concentration feed gas is injected into the lower part of the distillation column to be in contact with the lower packing, and the absorbing liquid is injected into the upper part of the distillation tower, Distillation method using collecting distillation apparatus.
상기 피드 가스 및 흡수액 주입단계(S2)에서 상기 증류탑의 하부에 피드 가스가 주입되어 상기 하부 패킹과 접촉됨으로써 반응하고, 상기 증류탑의 상부에 고성능 흡수액이 주입되어 상기 상부 패킹과 접촉됨에 따라 반응하는 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법.10. The method of claim 9,
In the step of injecting the feed gas and the absorbing solution, a feed gas is injected into the lower part of the distillation column to react with the lower packing, and a high-performance absorbing solution is injected into the upper part of the distillation tower, Distillation method using collecting distillation apparatus.
상기 증류탑 설치단계(S1)에서 피드 가스의 시간별 농도 및 유량 변동에 따라 상기 증류탑의 피드 가스 주입구 위치 및 높이를 가변적으로 선택하여 배치할 수 있는 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법.10. The method of claim 9,
Wherein the position and height of the feed gas inlet of the distillation tower can be variably selected and arranged in accordance with the variation of the concentration and flow rate of the feed gas in the step (S1) of the distillation tower.
상기 증류탑 설치단계(S1)에서 성능이 다른 흡수액의 종류에 따라 상기 증류탑의 흡수액 주입구 위치 및 높이를 가변적으로 선택하여 배치할 수 있는 가스 포집용 증류장치를 이용한 증류방법.10. The method of claim 9,
Wherein the position and height of the absorption liquid inlet of the distillation tower can be variably selected and arranged according to the type of the absorption liquid having different performance in the step (S1) of installing the distillation column.
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