KR20230101342A - 이산화탄소포집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화탄소포집장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열교환매체를 저장하는 저장탱크; 상기 열교환매체 및 외부로부터 공급받은 연소된 배기가스 중 하나 이상이 유동되기 위한 통로를 제공하는 유동라인; 상기 배기가스 및 상기 저장탱크로부터 공급받은 상기 열교환매체를 열교환시켜, 상기 열교환매체를 더 높은 온도로 가열하거나, 상기 배기가스를 더 낮은 온도로 냉각시키는 제1 열교환기; 열교환된 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하여 이산화탄소가 제거된 상기 배기가스를 배출하고, 흡착한 상기 이산화탄소가 상기 열교환매체에 포함되도록 상기 이산화탄소를 상기 열교환매체에 탈거하는 흡수체를 포함하는 탈착유닛; 및 상기 유동라인 내의 상기 열교환매체 및 상기 배기가스 중 하나 이상의 유동을 조절하도록 개폐되는 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브유닛을 포함하고, 상기 탈착유닛은 복수 개로 제공되고, 복수 개의 탈착유닛 중 어느 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 다른 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하고, 복수 개의 탈착유닛 중 상기 다른 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 상기 어느 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

Description

이산화탄소포집장치{APPARATUS FOR CAPTURING OF CARBON DIOXIDE}

본 발명은 이산화탄소포집장치에 대한 발명이다.

최근 지구 온난화로 인하여 극지방의 빙하가 녹으면서 해수면이 상승하고 있으며, 기후 변화에 의하여 지구 곳곳에서 기상 이변이 발생하고 있다. 이러한 지구 온난화는 이산화탄소와 같은 온실가스 방출에 의한 것으로 알려져 있으며, 이산화탄소의 방출량을 규제하기 위한 국제적 규약이 체결되고 있다. 또한 탄소 배출권의 도입 등에 의하여 이산화탄소의 방출을 억제하는 것이 각국의 경제 이슈가 되고 있다. 이산화탄소의 배출량을 감소시키기 위해 화석 연료를 대체할 수 있는 대체 에너지를 개발하려는 방향과, 화석연료에서 발생된 이산화탄소를 대기 중으로 방출하지 않고 포집하여 저장하려는 방향으로 진행되고 있다. 이중 이산화탄소를 포집 및 저장하는 기술을 CCS(carbon capture and storage)라 한다.

일반적인 이산화탄소포집장치는, 이산화탄소를 흡착 또는 탈거하는데 있어서 별도의 냉각장치나 별도의 가열장치 등 열교환을 위한 추가적인 장치가 요구된다. 따라서 이산화탄소를 포집하는데 있어서, 추가적인 공정이나 장치가 구축되어야 하므로, 공정 비용의 증가 및 공정 효율이 감소되는 문제점이 있다.

또한 일반적인 이산화탄소포집장치는 이산화탄소를 흡착하는 흡착탑 또는 이산화탄소를 탈거하는 탈거탑을 다수개 구비하거나, 흡착탑 또는 탈거탑의 기능을 서로 전환하기 위하여 별도의 추가설비를 구축해야 하는 문제점이 있다.

또한 이산화탄소를 탈거하는데 있어서, 열교환매체가 승온되는데 있어서 많은 시간이 요구되어 공정의 효율이 감소되는 문제점이 있다.

또한 이산화탄소를 흡착 또는 탈거하는데 있어서 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 따라 공정의 운영이 제한되어, 공정효율의 감소 및 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 이산화탄소를 흡착 또는 탈거하는데 있어서, 배기가스로부터 흡착한 이산화탄소를 탈거하여 위 탈거된 이산화탄소를 열교환을 수행하는 매체로 활용하여 효율적인 이산화탄소의 흡착 또는 탈거가 수행될 수 있는 이산화탄소포집장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예들은 추가적인 장치가 필요 없이 이산화탄소의 흡착 또는 이산화탄소의 탈거가 교대로 수행될 수 있는 이산화탄소포집장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열교환매체를 저장하는 저장탱크; 상기 열교환매체 및 외부로부터 공급받은 연소된 배기가스 중 하나 이상이 유동되기 위한 통로를 제공하는 유동라인; 상기 배기가스 및 상기 저장탱크로부터 공급받은 상기 열교환매체를 열교환시켜, 상기 열교환매체를 더 높은 온도로 가열하거나, 상기 배기가스를 더 낮은 온도로 냉각시키는 제1 열교환기; 열교환된 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하여 이산화탄소가 제거된 상기 배기가스를 배출하고, 흡착한 상기 이산화탄소가 상기 열교환매체에 포함되도록 상기 이산화탄소를 상기 열교환매체에 탈거하는 흡수체를 포함하는 탈착유닛; 및 상기 유동라인 내의 상기 열교환매체 및 상기 배기가스 중 하나 이상의 유동을 조절하도록 개폐되는 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브유닛을 포함하고, 상기 탈착유닛은 복수 개로 제공되고, 복수 개의 탈착유닛 중 어느 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 다른 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하고, 복수 개의 탈착유닛 중 상기 다른 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 상기 어느 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

또한, 유동라인은, 연소된 상기 배기가스가 선택적으로 유동되며 상기 탈착유닛의 내부를 유동하는 상기 열교환매체와 열교환하도록 상기 탈착유닛의 내부를 경유하는 유동배기가스채널을 포함하고, 상기 유동배기가스채널을 유동하는 배기가스는 상기 탈착유닛의 흡수체로부터 상기 이산화탄소가 탈거되도록 상기 탈착유닛의 온도를 증가시키는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

또한, 외부로부터의 외부열매체 및 상기 탈착유닛으로부터 배출된 탈거된 상기 이산화탄소가 포함된 상기 열교환매체를 열교환시켜, 상기 열교환매체를 더 낮은 온도로 냉각하거나, 상기 외부열매체를 더 높은 온도로 가열하는 제2 열교환기를 더 포함하는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

또한, 유동라인은 열교환되어 가열된 상기 열교환매체가 상기 제1 열교환기로부터 상기 탈착유닛으로 유동하도록 안내하는 유입열매체채널: 및 상기 탈착유닛으로부터 배출된 탈거된 상기 이산화탄소가 포함된 상기 열교환매체가 상기 탈착유닛으로부터 상기 제2 열교환기로 유동하도록 안내하는 배출열매체채널을 포함하는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

또한, 유동라인은, 냉매가 유동하기 위한 냉각채널을 더 포함하고, 상기 탈착유닛이 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거한 후 상기 탈착유닛이 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하기 전, 상기 냉각채널을 통해 상기 냉매가 상기 탈착유닛으로 유입되는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

또한, 복수 개의 밸브의 개폐를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 복수 개의 탈착유닛 중 어느 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 다른 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하고, 복수 개의 탈착유닛 중 상기 다른 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 상기 어느 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하도록 상기 밸브유닛을 제어하는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

또한, 복수 개의 밸브의 개폐를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 탈착유닛에 의해 상기 흡수체로부터 상기 이산화탄소가 탈거될 때, 상기 유동배기가스채널에 상기 배기가스가 유동되도록 상기 밸브유닛을 제어하는, 이산화탄소포집장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예들은 이산화탄소를 흡착 또는 탈거하는데 있어서, 배기가스로부터 흡착한 이산화탄소를 탈거하여 위 탈거된 이산화탄소를 열교환을 수행하는 매체로 활용할 수 있다. 따라서 열교환을 위한 별도의 장치가 요구되지 않고, 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 상관 없이 효율적인 이산화탄소의 흡착 또는 탈거가 수행될 수 있는 효과가 있다.

또한, 유동라인에서 유동되는 열교환매체 또는 배기가스의 유동을 밸브유닛으로 제어함으로써, 추가적인 장치가 필요 없이 복수 개의 탈착유닛이 서로 흡착 또는 탈거를 교대로 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 탈착유닛이 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체로부터 탈거하는데 있어서, 직접 열교환 뿐만 간접 열교환에 의해 열교환매체의 승온 속도가 증가하여 흡수체로부터 이산화탄소가 탈거되는 효율이 증가되는 효과가 있다.

또한, 흡수체로부터 이산화탄소가 탈거된 후, 흡수체를 냉각시키고 다시 가열함으로써 흡수체를 반복적으로 재사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 추가적인 냉각장치가 필요 없이 이산화탄소의 탈거가 수행된 후, 이산화탄소의 흡착이 수행되기 전, 탈착유닛의 흡수체를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소포집장치의 제1 탈착유닛에서의 이산화탄소의 탈거 및 제2 탈착유닛에서의 이산화탄소의 흡착 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소포집장치의 제1 탈착유닛의 냉각 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소포집장치의 제2 탈착유닛에서의 이산화탄소의 탈거 및 제1 탈착유닛에서의 이산화탄소의 흡착 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소포집장치의 제2 탈착유닛의 냉각 과정을 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

한편, 본 명세서에서 설명하는 제1 온도는 15도 내지 25도, 제2 온도는 30도 내지 60의 온도, 제3 온도는 180도 내지 220도의 온도 및 제4 온도는 250도 내지 350도의 온도일 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소포집장치(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

본 실시예에서 이산화탄소포집장치(1)는 배기가스로부터 흡착한 이산화탄소를 탈거하여 열교환매체로 활용하고, 이산화탄소를 제거한 배기가스를 외부로 배출하는 기능을 하며, 이러한 이산화탄소포집장치(1)는 저장탱크(100), 열교환기(200), 탈착유닛(300), 유동라인(400), 열전달부재(500), 밸브유닛(600) 및 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.

저장탱크(100)는 제2 열교환기(220)로부터 공급받은 제1 온도(일 예로 상온인 약 15도 내지 25도)의 열교환매체를 저장할 수 있다. 저장탱크(100)에 저장된 제1 온도의 열교환매체는 제1 열교환기(210)로 유입될 수 있다. 본 실시예에서의 열교환매체는 탈착유닛(300)의 흡수체(311, 321)가 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하고, 위 흡착된 이산화탄소를 다시 탈거했을 때의 탈거된 이산화탄소일 수 있다. 다시 말해, 열교환매체는 배기가스로부터 흡착한 이산화탄소를 탈거하여 위 탈거된 이산화탄소를 열교환을 수행하는 매체로 활용할 수 있다.

한편, 본 실시예에서의 배기가스는 VOCs 연소공정 또는 LPG/LNG 연소공정과 같이 연소공정상에서 발생될 수 있는 이산화탄소를 포함하는 배기가스일 수 있다. 이러한 배기가스는 별도의 배기장치(G)를 통해 배출될 수 있다. 배기장치(G)를 통해 배출된 이산화탄소를 포함하는 배기가스는 후술할 유동배기가스채널(411)을 통해 탈착유닛(300)으로 유입되고, 배기가스에서 이산화탄소를 제거한 후 외부로 배출하게 된다. 이산화탄소에 대한 흡착 및 탈거에 대한 자세한 설명은 후술한다. 한편, 유동배기가스채널(411)을 통해 유입되는 연소된 배기가스는 제4 온도, 일 예로 250도 내지 350도의 온도를 가질 수 있다.

열교환기(200)는 온도 차이가 나는 복수 개의 물질을 서로 열교환시켜 상대적으로 온도가 높은 물질을 더 낮은 온도로 냉각하고, 상대적으로 온도가 낮은 물질을 더 높은 온도로 가열하는 기능을 한다. 이러한 열교환기(200)는 제1 열교환기(210) 및 제2 열교환기(220)를 포함할 수 있다.

제1 열교환기(210)는 배기가스 및 저장탱크(100)로부터 공급받은 열교환매체를 열교환시켜, 열교환매체를 더 높은 온도로 가열하거나, 배기가스를 더 낮은 온도로 냉각시키는 기능을 한다. 유동배기가스채널(411)을 통해 유입되는 연소된 배기가스는 제4 온도인 250도 내지 350도의 온도를 가지며, 저장탱크(100)로부터 공급받은 열교환매체인 이산화탄소는 제2 온도, 일 예로 30도 내지 60의 온도를 가질 수 있다. 따라서, 상대적으로 고온인 연소된 배기가스와 상대적으로 저온인 열교환매체가 서로 열교환되면, 배기가스는 더 낮은 온도로 냉각되고, 열교환매체는 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 배기가스는 제4 온도인 250도 내지 350도의 온도에서 제2 온도인 30도 내지 60의 온도를 가지도록 냉각될 수 있다. 열교환매체인 이산화탄소는 제2 온도인 30도 내지 60의 온도에서 제3 온도, 일 예로 180도 내지 220도의 온도를 가지도록 가열될 수 있다. 제1 열교환기(210)는 유동배기가스채널(411)을 통해 제4 온도의 배기가스를 공급받고, 제2 온도로 냉각된 배기가스는 후술할 유입배기가스채널(412)을 통해 탈착유닛(300)으로 유입될 수 있다. 또한, 제1 열교환기(210)는 후술할 유동열매체채널(421)을 통해 제2 온도의 열교환매체를 공급받고, 제3 온도로 가열된 열교환매체는 유입열매체채널(422)을 통해 탈착유닛(300)으로 유입될 수 있다.

제2 열교환기(220)는 외부로부터의 외부열매체 및 탈착유닛(300)으로부터 배출된 탈거된 이산화탄소가 포함된 열교환매체를 열교환시켜, 열교환매체를 더 낮은 온도로 냉각하거나, 외부열매체를 더 높은 온도로 가열하는 기능을 한다. 탈착유닛(300)으로부터 배출된 탈거된 이산화탄소가 포함된 열교환매체는 제3 온도인 180도 내지 220도의 온도를 가지며, 외부열매체는 상온의 온도를 가질 수 있다. 따라서, 상대적으로 고온인 열교환매체와 상대적으로 저온인 외부열매체가 서로 열교환되면, 열교환매체는 더 낮은 온도로 냉각되고, 외부열매체는 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 열교환매체인 이산화탄소는 제3 온도인 180도 내지 220도의 온도에서 제2 온도인 30도 내지 60의 온도로 냉각될 수 있다. 외부열매체는 상온의 온도에서 더 높은 온도로 예열될 수 있다. 본 실시예에서의 외부열매체는 VOCs 연소공정 또는 LPG/LNG 연소공정에서 사용되는 원료일 수 있으며, 이와 같이 외부열매체를 연소공정에 사용하기 전, 제2 열교환기(220)를 통해 상온으로부터 더 높은 온도로 예열할 수 있다.

탈착유닛(300)은 제4 온도에서 제2 온도로 열교환된 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하여, 이산화탄소가 제거된 제1 온도의 배기가스를 외부로 배출할 수 있다. 또한, 탈착유닛(300)은 흡착된 제3 온도의 이산화탄소가 열교환매체에 포함되도록 위 이산화탄소를 열교환매체에 탈거할 수 있다. 다시 말해, 탈착유닛(300)은 상대적으로 온도가 낮은 제2 온도의 배기가스로부터 후술할 흡수체(311, 321)를 이용하여 이산화탄소를 흡착할 수 있고, 또는 상대적으로 온도가 높은 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체(311, 321)로부터 탈거할 수 있다. 한편 탈착유닛(300)이 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체(311, 321)로부터 탈거하는데 있어서, 유동배기가스채널(411)을 유동하는 제4 온도의 배기가스에 의해 간접 열교환 되어 더욱 온도가 상승되어 이산화탄소의 탈거 효율이 높아지는 데 이에 대해서는 후술한다. 이러한 탈착유닛(300)은 흡수체(311, 321)를 포함할 수 있다.

흡수체(311, 321)는 저온의 상태에서 이산화탄소를 흡수하는데 사용되는 흡수제(absorbent) 또는 흡수된 이산화탄소에 열을 가하여 고온의 상태에서 이산화탄소를 제거하는데 사용되는 흡착제(adsorbent)일 수 있다. 본 실시예에서 흡수체(311, 321)는 제3 온도의 열교환매체의 직접 열교환 및 제4 온도의 배기가스에 의해 간접 열교환 되어 이산화탄소가 탈거된 후, 흡수체(311, 321)를 제1 온도로 냉각시키고 다시 가열시킴으로써 반복적으로 재사용될 수 있다, 이러한 흡수체(311, 321)는 탈착유닛(300)의 내부에 상하방향으로 복수 개(일 예로 3개 이상)가 배치될 수 있다.

탈착유닛(300)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 탈착유닛(300) 중 어느 하나인 제1 탈착유닛(310)이 흡수체(311)로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛(300) 중 다른 하나인 제2 탈착유닛(320)은 흡수체(321)를 통해 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착할 수 있다(도 1). 또한, 제2 탈착유닛(320)이 흡수체(321)로부터 이산화탄소를 탈거할 때 제1 탈착유닛(310)은 흡수체(311)를 통해 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착할 수 있다(도 3). 다시 말해, 제1 탈착유닛(310)과 제2 탈착유닛(320)은 각각 탈거 및 흡착을 수행하거나, 각각 흡착 및 탈거를 수행하도록 구성될 수 있다.

유동라인(400)은 열교환매체 및 연소된 배기가스 중 하나 이상이 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 유동라인(400)은 배기가스채널(410), 열매체채널(420), 도입채널(430), 냉각채널(440) 및 보조채널(450)을 포함할 수 있다.

배기가스채널(410)은 이산화탄소가 포함된 연소된 배기가스 또는 이산화탄소가 제거된 배기가스가 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 배기가스채널(410)은 유동배기가스채널(411), 유입배기가스채널(412) 및 배출배기가스채널(413)을 포함할 수 있다.

유동배기가스채널(411)은 제4 온도의 배기가스가 유동되는 통로를 제공할 수 있다. 유동배기가스채널(411)은 배기장치(G)로부터 제4 온도의 배기가스를 공급 받아 위 제4 온도의 배기가스가 제1 열교환기(210)에 유입되도록 배기장치(G) 및 제1 열교환기(210)와 연결될 수 있다.

유동배기가스채널(411)은 탈착유닛(300)이 이산화탄소를 탈거하는데 있어서, 일부가 탈착유닛(300)의 내부를 유동하는 열교환매체와 열교환하도록 탈착유닛(300)의 내부를 경유할 수 있다. 유동배기가스채널(411)은 탈착유닛(300)의 복수 개의 흡수체(311, 321) 사이에 배치되는 후술할 복수 개의 열전달부재(500)에 접촉 배치될 수 있다. 유동배기가스채널(411)에는 제4 온도의 배기가스가 유동된다. 따라서, 탈착유닛(300)이 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체(311, 321)로부터 탈거하는데 있어서, 유동배기가스채널(411)을 유동하는 제4 온도의 배기가스에 의해 간접 열교환 되어 열교환매체의 온도가 더욱 상승되므로 이산화탄소의 탈거 효율이 높아질 수 있다. 다시 말해, 제3 온도의 열교환매체의 직접 열교환 뿐만 제4 온도의 배기가스의 간접 열교환에 의해 열교환매체의 승온 속도가 증가하여 흡수체(311, 321)로부터 이산화탄소가 탈거되는 효율이 증가될 수 있다. 이러한 유동배기가스채널(411)은 제1 탈착유닛(310)에 배치되는 제1 유동배기가스채널(411a) 및 제2 탈착유닛(320)에 배치되는 제2 유동배기가스채널(411b)을 포함할 수 있다.

제1 유동배기가스채널(411a) 및 제2 유동배기가스채널(411b)에는 제4 온도의 배기가스가 선택으로 유동될 수 있다. 제1 유동배기가스채널(411a) 또는 제2 유동배기가스채널(411b)에 유동되는 제4 온도의 배기가스는 후술할 제1 배기가스유입밸브(610)의 개폐에 의해 유동 여부가 조절될 수 있다. 제1 유동배기가스채널(411a)에는 제1 탈착유닛(310)에 의해 이산화탄소의 탈거가 수행될 때, 간접 열교환을 위해 제4 온도의 배기가스가 유동될 수 있다(도 1). 제2 유동배기가스채널(411b)에는 제2 탈착유닛(320)에 의해 이산화탄소의 탈거가 수행될 때, 간접 열교환을 위해 제4 온도의 배기가스가 유동될 수 있다(도 3). 이와 같이 제1 배기가스유입밸브(610)를 개방 또는 폐쇄하여 제1 유동배기가스채널(411a) 또는 제2 유동배기가스채널(411b)에서 선택적으로 제4 온도의 배기가스가 유동되도록 함으로써, 제1 탈착유닛(310) 또는 제2 탈착유닛(320)에서 수행되는 이산화탄소의 탈거 효율을 높일 수 있다.

유입배기가스채널(412)은 제1 열교환기(210)에 의해 제4 온도에서 제2 온도로 냉각된 배기가스가 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 유입배기가스채널(412)은 제1 열교환기(210)와 탈착유닛(300)을 연결할 수 있다. 이러한 유입배기가스채널(412)은 제2 탈착유닛(320)과 연결되는 제1 유입배기가스채널(412a) 및 제1 탈착유닛(310)과 연결되는 제2 유입배기가스채널(412b)을 포함할 수 있다.

제1 유입배기가스채널(412a) 및 제2 유입배기가스채널(412b)에는 열교환된 제2 온도의 배기가스가 선택적으로 유동될 수 있다. 제1 유입배기가스채널(412a) 또는 제2 유입배기가스채널(412b)에 유동되는 제2 온도의 배기가스는 후술할 제2 배기가스유입밸브(620)의 개폐에 의해 유동 여부가 조절될 수 있다. 제1 유입배기가스채널(412a)에서 유동되는 제2 온도의 배기가스는 제2 탈착유닛(320)에 의해 이산화탄소의 흡착이 수행되도록 제2 탈착유닛(320)에 유입될 수 있다(도 1). 제2 유입배기가스채널(412b)에서 유동되는 제2 온도의 배기가스는 제1 탈착유닛(310)에 의해 이산화탄소의 흡착이 수행되도록 제1 탈착유닛(310)에 유입될 수 있다(도 3). 이와 같이 제2 배기가스유입밸브(620)를 개방 또는 폐쇄하여 제2 온도의 배기가스가 선택적으로 유동되도록 함으로써 제2 탈착유닛(320) 또는 제1 탈착유닛(310)에서의 이산화탄소의 흡착이 수행될 수 있다.

배출배기가스채널(413)은 탈착유닛(300)에서 이산화탄소가 제거된 배기가스가 외부로 배출되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 또한 배출배기가스채널(413)은 냉각채널(440)을 통해 유입된 냉매(일 예로 외부공기)가 배출되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 배출배기가스채널(413)은 제2 탈착유닛(320)과 연결된 제1 배출배기가스채널(413a) 및 제1 탈착유닛(310)과 연결된 제2 배출배기가스채널(413b)을 포함할 수 있다. 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소가 제거된 배기가스는 후술할 제1 배기가스배출밸브(670)의 개폐에 의해 제1 배출배기가스채널(413a)을 통해 배출 여부가 조절될 수 있다(도 1). 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소가 제거된 배기가스는 후술할 제2 배기가스배출밸브(680)의 개폐에 의해 제2 배출배기가스채널(413b)을 통해 배출 여부가 조절될 수 있다(도 3).

열매체채널(420)은 열교환매체가 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 열매체채널(420)은 유동열매체채널(421), 유입열매체채널(422), 배출열매체채널(423) 및 전달열매체채널(424)을 포함할 수 있다.

유동열매체채널(421)은 저장탱크(100)에 수용된 제2 온도의 열교환매체가 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 유동열매체채널(421)은 저장탱크(100)와 제1 열교환기(210)를 연결할 수 있다.

유입열매체채널(422)은 제1 열교환기(210)에 의해 제2 온도에서 제3 온도로 가열된 열교환매체가 제1 열교환기(210)로부터 탈착유닛(300)으로 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 유입열매체채널(422)은 제1 유입열매체채널(422a) 및 제2 유입열매체채널(422b)을 포함할 수 있다.

제1 유입열매체채널(422a)은 후술할 제1 도입채널(431)을 통해 제1 탈착유닛(310)과 연결될 수 있고, 제2 유입열매체채널(422b)은 후술할 제2 도입채널(432)을 통해 제2 탈착유닛(320)과 연결될 수 있다. 제1 유입열매체채널(422a) 또는 제2 유입열매체채널(422b)에 유동되는 제3 온도의 열교환매체는 후술할 열매체유입밸브(630)의 개폐에 의해 유동 여부가 조절될 수 있다. 제1 유입열매체채널(422a)에서 유동되는 제3 온도의 열교환매체는 제1 탈착유닛(310)에 의해 이산화탄소의 탈거가 수행되도록 제1 도입채널(431)을 통해 제1 탈착유닛(310)에 유입될 수 있다(도 1). 제2 유입열매체채널(422b)에서 유동되는 제3 온도의 열교환매체는 제2 탈착유닛(320)에 의해 이산화탄소의 탈거가 수행되도록 제2 도입채널(432)을 통해 제2 탈착유닛(320)에 유입될 수 있다(도 3). 이와 같이 열매체유입밸브(630)를 개방 또는 폐쇄하여 제3 온도의 열교환매체가 제1 유입열매체채널(422a) 또는 제2 유입열매체채널(422b)에서 선택적으로 유동되도록 함으로써 제1 탈착유닛(310) 또는 제2 탈착유닛(320)에서의 이산화탄소의 탈거가 수행될 수 있다.

배출열매체채널(423)은 탈착유닛(300)으로부터 배출된 탈거된 이산화탄소가 포함된 제3 온도의 열교환매체가 탈착유닛(300)으로부터 제2 열교환기(220)로 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 배출열매체채널(423)은 제1 배출열매체채널(423a) 및 제2 배출열매체채널(423b)을 포함할 수 있다. 제1 배출열매체채널(423a)은 제1 탈착유닛(310)과 제2 열교환기(220)를 연결할 수 있고, 제2 배출열매체채널(423b)은 제2 탈착유닛(320)과 제2 열교환기(220)를 연결할 수 있다. 제1 배출열매체채널(423a)에서 유동되는 제3 온도의 열교환매체는 후술할 제1 열매체배출밸브(650)에 의해 유동 여부가 조절될 수 있다. 제2 배출열매체채널(423b)에서 유동되는 제3 온도의 열교환매체는 후술할 제2 열매체배출밸브(660)에 의해 유동 여부가 조절될 수 있다.

전달열매체채널(424)은 제2 열교환기(220)에 의해 제3 온도에서 제2 온도로 냉각된 열교환매체가 유동되는 통로를 제공할 수 있다. 이러한 전달열매체채널(424)은 제2 열교환기(220)와 저장탱크(100)를 연결할 수 있다.

도입채널(430)은 제3 온도의 열교환매체 또는 냉각채널(440)을 통해 유입된 냉매(일 예로 외부 공기)가 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 도입채널(430)은 제1 탈착유닛(310)과 연결되는 제1 도입채널(431) 및 제2 탈착유닛(320)과 연결되는 제2 도입채널(432)을 포함할 수 있다. 제1 도입채널(431)에는 제1 유입열매체채널(422a)을 통해 유입된 제3 온도의 열교환매체가 유동되거나 후술할 제1 냉각채널(441)을 통해 유입된 냉매가 유동될 수 있다. 제2 도입채널(432)에는 제2 유입열매체채널(422b)을 통해 유입된 제3 온도의 열교환매체가 유동되거나 후술할 제2 냉각채널(442)을 통해 유입된 냉매가 유동될 수 있다. 위 열교환매체 또는 냉매는 후술할 냉각조절밸브(640)에 의해 유동 여부가 조절될 수 있다.

도 2 및 도 4를 다시 참조하면, 냉각채널(440)은 탈착유닛(300)이 흡수체(311, 321)로부터 이산화탄소를 탈거한 후, 탈착유닛(300)이 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하도록 전환되기 전, 냉매가 탈착유닛(300)으로 유입되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 냉각채널(440)은 별도의 외기장치(W)로부터 유입되는 냉매가 선택적으로 유동될 수 있다. 본 실시예에서 냉매는 제1 온도(일 예로 상온인 약 15도 내지 25도)의 외부 공기일 수 있다. 이러한 냉각채널(440)은 제1 도입채널(431)과 연결되는 제1 냉각채널(441) 및 제2 도입채널(432)과 연결되는 제2 냉각채널(442)을 포함할 수 있다.

제1 냉각채널(441) 및 제2 냉각채널(442)은 냉각조절밸브(640)에 의해 냉매의 유동 여부가 조절될 수 있다. 제1 냉각채널(441)에서 유동되는 냉매는 제1 탈착유닛(310)의 흡수체(311)를 냉각하도록 제1 도입채널(431)을 통해 제1 탈착유닛(310)에 유입될 수 있다(도 2). 다시 말해, 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소의 탈거가 수행(도 1)된 후, 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소의 흡착이 수행(도 3)되기 전, 제1 냉각채널(441) 및 제1 도입채널(431)을 통해 냉매를 제1 탈착유닛(310)에 유입시켜 흡수체(311)를 직접 냉각시킬 수 있다. 한편 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 냉각채널(441)과 제1 유동배기가스채널(411a)을 연통하도록 구성하여 제1 유동배기가스채널(411a)을 통해 냉매가 유동되도록 함으로써, 열전달부재(500)를 통해 흡수체(311)를 간접적으로 추가 냉각시킬 수도 있다. 제2 냉각채널(442)에서 유동되는 냉매는 제2 탈착유닛(320)의 흡수체(321)를 냉각하도록 제2 도입채널(432)을 통해 제2 탈착유닛(320)에 유입될 수 있다(도 4). 다시 말해, 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소의 탈거가 수행(도 3)된 후, 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소의 흡착이 수행(도 1)되기 전, 제2 냉각채널(442) 및 제2 도입채널(432)을 통해 냉매를 제2 탈착유닛(320)에 유입시켜 흡수체(321)를 직접 냉각시킬 수 있다. 한편 도면에는 도시되지 않았으나, 제2 냉각채널(442)과 제2 유동배기가스채널(411b)을 연통하도록 구성하여 제2 유동배기가스채널(411b)을 통해 냉매가 유동되도록 함으로써, 열전달부재(500)를 통해 흡수체(321)를 간접적으로 추가 냉각시킬 수도 있다.

보조채널(450)은 외부열매체인 VOCs 연소공정 또는 LPG/LNG 연소공정에서 사용되는 원료가 유동되기 위한 통로를 제공할 수 있다. 이러한 보조채널(450)은 제1 보조채널(451) 및 제2 보조채널(452)을 포함할 수 있다. 제1 보조채널(451)은 상온의 외부열매체가 제2 열교환기(220)에 유입되도록 제2 열교환기(220)와 연결될 수 있다. 제2 보조채널(452)은 제2 열교환기(220)에 의해 예열된 외부열매체가 배출되도록 제2 열교환기(220)와 연결될 수 있다.

열전달부재(500)는 유동배기가스채널이 접촉 배치되며, 탈착유닛(300)의 복수 개의 흡수체(311, 321) 사이에 복수 개가 배치될 수 있다. 유동배기가스채널에는 제4 온도의 배기가스가 유동되므로 탈착유닛(300)이 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체(311, 321)로부터 탈거하는데 있어서 간접 열교환이 수행되어 열교환매체의 온도가 더욱 상승될 수 있다. 이와 같이 열전달부재(500)는 제4 온도의 배기가스의 열을 제3 온도의 열교환매체에 전달할 수 있다.

밸브유닛(600)은 유동라인(400) 내의 열교환매체 및 배기가스 중 하나 이상의 유동을 조절하도록 개폐될 수 있다. 이러한 밸브유닛(600)은 제1 배기가스유입밸브(610), 제2 배기가스유입밸브(620), 열매체유입밸브(630), 냉각조절밸브(640), 제1 열매체배출밸브(650), 제2 열매체배출밸브(660), 제1 배기가스배출밸브(670) 및 제2 배기가스배출밸브(680)를 포함할 있다. 여기서 제1 배기가스유입밸브(610), 제2 배기가스유입밸브(620) 및 열매체유입밸브(630), 냉각조절밸브(640)는 3way 밸브일 수 있으며, 제1 열매체배출밸브(650), 제2 열매체배출밸브(660), 제1 배기가스배출밸브(670) 및 제2 배기가스배출밸브(680)는 2way 밸브일 수 있다.

제1 배기가스유입밸브(610)는 제1 유동배기가스채널(411a) 또는 제2 유동배기가스채널(411b)에서 제4 온도의 배기가스가 선택적으로 유동될 수 있도록 개폐가 조절될 수 있다. 일 예로 제1 배기가스유입밸브(610)는, 제1 탈착유닛(310)에 의해 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소의 탈거가 수행될 때, 간접 열교환을 위해 제1 유동배기가스채널(411a)에 제4 온도의 배기가스가 유동되도록 개폐가 조절될 수 있다(도 1). 또한, 제1 배기가스유입밸브(610)는 제2 탈착유닛(320)에 의해 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소의 탈거가 수행될 때, 간접 열교환을 위해 제2 유동배기가스채널(411b)에 제4 온도의 배기가스가 유동되도록 개폐가 조절될 수 있다(도 3). 이와 같이 제1 배기가스유입밸브(610)를 개방 또는 폐쇄하여 제1 유동배기가스채널(411a) 또는 제2 유동배기가스채널(411b)에서 선택적으로 제4 온도의 배기가스가 유동되도록 함으로써, 제1 탈착유닛(310) 또는 제2 탈착유닛(320)에서 수행되는 이산화탄소의 탈거 효율을 높일 수 있다.

제2 배기가스유입밸브(620)는 제1 열교환기(210)에서 열교환된 제2 온도의 배기가스가 제1 유입배기가스채널(412a) 또는 제2 유입배기가스채널(412b)에서 선택적으로 유동될 수 있도록 개폐가 조절될 수 있다. 일 예로 제2 배기가스유입밸브(620)는, 제2 온도의 배기가스가 제1 유입배기가스채널(412a)에서 유동되도록 개폐를 조절함으로써 제2 탈착유닛(320)에 의해 이산화탄소의 흡착이 수행되도록 할 수 있다(도 1). 또한, 제2 배기가스유입밸브(620)는, 제2 온도의 배기가스가 제2 유입배기가스채널(412b)에서 유동되도록 개폐를 조절함으로써 제1 탈착유닛(310)에 의해 이산화탄소의 흡착이 수행되도록 할 수 있다(도 3). 이와 같이 제2 배기가스유입밸브(620)를 개방 또는 폐쇄하여 제2 온도의 배기가스가 선택적으로 유동되도록 함으로써 제2 탈착유닛(320) 또는 제1 탈착유닛(310)에서의 이산화탄소의 흡착이 수행될 수 있다.

열매체유입밸브(630)는 제 1열교환기에서 열교환된 제3 온도의 열교환매체가 제1 유입열매체채널(422a)을 경유한 제1 도입채널(431)에서 또는 제2 유입열매체채널(422b)을 경유한 제2 도입채널(432)에서 선택적으로 유동될 수 있도록 개폐가 조절될 수 있다. 일 예로 열매체유입밸브(630)는, 제3 온도의 열교환매체가 제1 도입채널(431)로 유동되도록 개폐를 조절함으로써 제1 탈착유닛(310)에 의해 이산화탄소의 탈거가 수행되도록 할 수 있다(도 1). 또한, 열매체유입밸브(630)는, 제3 온도의 열교환매체가 제2 도입채널(432)로 유동되도록 개폐를 조절함으로써 제2 탈착유닛(320)에 의해 이산화탄소의 탈거가 수행되도록 할 수 있다(도 3). 이와 같이 열매체유입밸브(630)를 개방 또는 폐쇄하여 제3 온도의 열교환매체가 선택적으로 유동되도록 함으로써 제1 탈착유닛(310) 또는 제2 탈착유닛(320)에서의 이산화탄소의 탈거가 수행될 수 있다.

냉각조절밸브(640)는 외기장치(W)로부터 유입된 냉매가 제1 냉각채널(441) 또는 제2 냉각채널(442)에서 선택적으로 유동될 수 있도록 개폐가 조절될 수 있다. 일 예로 냉각조절밸브(640)는, 냉매가 제1 냉각채널(441)에서 유동되어 제1 도입채널(431)로 유입되도록 개폐를 조절함으로써 제1 탈착유닛(310)의 흡수체(311)를 직접 냉각시킬 수 있다(도 2). 다시 말해, 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소의 탈거가 수행(도 1)된 후, 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소의 흡착이 수행(도 3)되기 전, 제1 냉각채널(441) 및 제1 도입채널(431)을 통해 냉매를 제1 탈착유닛(310)에 유입시켜 흡수체(311)를 직접 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉각조절밸브(640)는, 냉매가 제2 냉각채널(442)에서 유동되어 제2 도입채널(432)로 유입되도록 개폐를 조절함으로써 제2 탈착유닛(320)의 흡수체(321)를 직접 냉각시킬 수 있다(도 4). 다시 말해, 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소의 탈거가 수행(도 3)된 후, 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소의 흡착이 수행(도 1)되기 전, 제2 냉각채널(442) 및 제2 도입채널(432)을 통해 냉매를 제2 탈착유닛(320)에 유입시켜 흡수체(321)를 직접 냉각시킬 수 있다. 이와 같이 냉각조절밸브(640)를 개방 또는 폐쇄하여 냉매가 선택적으로 유동되도록 함으로써 제1 탈착유닛(310) 또는 제2 탈착유닛(320)에서의 흡수체(311, 321)의 냉각이 수행될 수 있다.

제1 열매체배출밸브(650)는 제1 배출열매체채널(423a)에 배치되어 제1 탈착유닛(310)으로부터 배출되는 탈거된 이산화탄소가 포함된 제3 온도의 열교환매체가 제2 열교환기(220)로 선택적으로 유동되도록 개폐가 조절될 수 있다(도 1).

제2 열매체배출밸브(660)는 제2 배출열매체채널(423b)에 배치되어 제2 탈착유닛(320)으로부터 배출되는 탈거된 이산화탄소가 포함된 제3 온도의 열교환매체가 제2 열교환기(220)로 선택적으로 유동되도록 개폐가 조절될 수 있다(도 3).

제1 배기가스배출밸브(670)는 제1 배출배기가스채널(413a)에 배치되어 제2 탈착유닛(320)으로부터 배출되는 이산화탄소가 제거된 제1 온도의 배기가스가 선택적으로 외부로 배출되도록 개폐가 조절될 수 있다(도 1).

제2 배기가스배출밸브(680)는 제2 배출배기가스채널(413b)에 배치되어 제1 탈착유닛(310)으로부터 배출되는 이산화탄소가 제거된 제1 온도의 배기가스가 선택적으로 외부로 배출되도록 개폐가 조절될 수 있다(도 3).

제어기(미도시)는 제1 탈착유닛(310)이 흡수체(311)로부터 이산화탄소를 탈거할 때, 제2 탈착유닛(320)은 흡수체(321)를 통해 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하도록 밸브유닛(600)을 제어할 수 있다(도 1). 또한, 제어기는 제2 탈착유닛(320)이 흡수체(321)로부터 이산화탄소를 탈거할 때, 제1 탈착유닛(310)은 흡수체(311)를 통해 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하도록 밸브유닛(600)을 제어할 수 있다(도 3). 다시 말해, 제어기는 제1 탈착유닛(310)과 제2 탈착유닛(320)이 각각 탈거 및 흡착을 수행하거나, 제1 탈착유닛(310)과 제2 탈착유닛(320)이 각각 흡착 및 탈거를 수행하도록 밸브유닛(600)을 제어할 수 있다. 제1 탈착유닛(310)과 제2 탈착유닛(320)이 탈거 또는 흡착을 수행하도록 밸브유닛(600)의 개폐가 조절되는 구성은 전술하였다.

제어기는 제1 탈착유닛(310) 또는 제2 탈착유닛(320)이 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체(311, 321)로부터 탈거할 때, 제1 유동배기가스채널(411a) 또는 제2 유동배기가스채널(411b)에 제4 온도의 배기가스가 유동되도록 밸브유닛(600)을 제어할 수 있다. 이로써 제3 온도의 열교환매체의 직접 열교환 뿐만 제4 온도의 배기가스의 간접 열교환에 의해 열교환매체의 승온 속도가 증가됨은 전술하였다. 한편, 제1 유동배기가스채널(411a) 또는 제2 유동배기가스채널(411b)에 제4 온도의 배기가스가 선택적으로 유동되도록 밸브유닛(600)의 개폐가 조절되는 구성은 전술하였다.

한편, 이러한 제어기는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 이산화탄소포집장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

도 1을 다시 참조하면, 제1 탈착유닛(310)에서는 이산화탄소가 열교환매체에 포함되도록 흡수체(311)로부터 이산화탄소를 탈거하고, 제2 탈착유닛(320)에서는 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하여, 이산화탄소가 제거된 배기가스를 외부로 배출한다.

도 2를 다시 참조하면, 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소의 탈거가 수행(도 1)된 후, 제1 탈착유닛(310)에서 이산화탄소의 흡착이 수행(도 3)되기 전, 제1 냉각채널(441) 및 제1 도입채널(431)을 통해 냉매를 제1 탈착유닛(310)에 유입시켜 흡수체(311)를 냉각시킨다.

도 3을 다시 참조하면, 제2 탈착유닛(320)에서는 이산화탄소가 열교환매체에 포함되도록 흡수체(321)로부터 이산화탄소를 탈거하고, 제1 탈착유닛(310)에서는 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하여, 이산화탄소가 제거된 배기가스를 외부로 배출한다.

도 4를 다시 참조하면, 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소의 탈거가 수행(도 3)된 후, 제2 탈착유닛(320)에서 이산화탄소의 흡착이 수행(도 1)되기 전, 제2 냉각채널(442) 및 제2 도입채널(432)을 통해 냉매를 제2 탈착유닛(320)에 유입시켜 흡수체(321)를 냉각시킨다. 제2 탈착유닛(320)의 흡수체(321)의 냉각이 완료되면, 다시 도 1부터의 과정이 반복된다.

이와 같이, 본 실시예의 이산화탄소포집장치(1)는 탈착유닛(300)에 의해 이산화탄소의 흡착 또는 탈거가 수행되는데 있어서, 배기가스로부터 흡착한 이산화탄소를 탈거하여 위 탈거된 이산화탄소를 열교환을 수행하는 매체로 활용할 수 있다. 따라서 열교환을 위한 별도의 장치가 요구되지 않고, 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 상관 없이 효율적인 이산화탄소의 흡착 또는 탈거가 수행될 수 있다.

또한, 유동라인(400)에서 유동되는 열교환매체 또는 배기가스의 유동을 밸브유닛(600)으로 제어함으로써, 제1 탈착유닛(310)이 흡수체(311)로부터 이산화탄소를 탈거할 때 제2 탈착유닛(320)은 흡수체(321)를 통해 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착할 수 있고, 제2 탈착유닛(320)이 흡수체(321)로부터 이산화탄소를 탈거할 때 제1 탈착유닛(310)은 흡수체(311)를 통해 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착할 수 있다. 따라서, 추가적인 장치가 필요 없이 제1 탈착유닛(310) 및 제2 탈착유닛(320)이 서로 흡착 또는 탈거를 교대로 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 탈착유닛(300)이 제3 온도의 열교환매체인 이산화탄소를 흡수체(311, 321)로부터 탈거하는데 있어서, 제3 온도의 열교환매체의 직접 열교환 뿐만 제4 온도의 배기가스의 간접 열교환에 의해 열교환매체의 승온 속도가 증가하여 흡수체(311, 321)로부터 이산화탄소가 탈거되는 효율이 증가되는 효과가 있다.

또한, 흡수체(311, 321)로부터 이산화탄소가 탈거된 후, 흡수체(311, 321)를 냉각시키고 다시 가열함으로써 흡수체(311, 321)를 반복적으로 재사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각채널(440)에서 유동되는 냉매의 유동 여부를 냉각조절밸브(640)로 조절함으로써, 추가적인 냉각장치가 필요 없이, 이산화탄소의 탈거가 수행된 후, 이산화탄소의 흡착이 수행되기 전, 탈착유닛(300)의 흡수체(311, 321)를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1: 이산화탄소포집장치 100: 저장탱크
200: 열교환기 210: 제1 열교환기
220: 제2 열교환기 300: 탈착유닛
310: 제1 탈착유닛 311, 321: 흡수체
320: 제2 탈착유닛 400: 유동라인
410: 배기가스채널 411: 유동배기가스채널
411a: 제1 유동배기가스채널 411b: 제2 유동배기가스채널
412: 유입배기가스채널 412a: 제1 유입배기가스채널
412b: 제2 유입배기가스채널 413: 배출배기가스채널
413a: 제1 배출배기가스채널 413b: 제2 배출배기가스채널
420: 열매체채널 421: 유동열매체채널
422: 유입열매체채널 422a: 제1 유입열매체채널
422b: 제2 유입열매체채널 423: 배출열매체채널
423a: 제1 배출열매체채널 423b: 제2 배출열매체채널
424: 전달열매체채널 430: 도입채널
431: 제1 도입채널 432: 제2 도입채널
440: 냉각채널 441: 제1 냉각채널
442: 제2 냉각채널 450: 보조채널
451: 제1 보조채널 452: 제2 보조채널
500: 열전달부재 600: 밸브유닛
610: 제1 배기가스유입밸브 620: 제2 배기가스유입밸브
630: 열매체유입밸브 640: 냉각조절밸브
650: 제1 열매체배출밸브 660: 제2 열매체배출밸브
670: 제1 배기가스배출밸브 680: 제2 배기가스배출밸브
G: 배기장치 W: 외기장치

Claims (7)

1. 열교환매체를 저장하는 저장탱크;
   상기 열교환매체 및 외부로부터 공급받은 연소된 배기가스 중 하나 이상이 유동되기 위한 통로를 제공하는 유동라인;
   상기 배기가스 및 상기 저장탱크로부터 공급받은 상기 열교환매체를 열교환시켜, 상기 열교환매체를 더 높은 온도로 가열하거나, 상기 배기가스를 더 낮은 온도로 냉각시키는 제1 열교환기;
   열교환된 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하여 이산화탄소가 제거된 상기 배기가스를 배출하고, 흡착한 상기 이산화탄소가 상기 열교환매체에 포함되도록 상기 이산화탄소를 상기 열교환매체에 탈거하는 흡수체를 포함하는 탈착유닛; 및
   상기 유동라인 내의 상기 열교환매체 및 상기 배기가스 중 하나 이상의 유동을 조절하도록 개폐되는 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브유닛을 포함하고,
   상기 탈착유닛은 복수 개로 제공되고,
   복수 개의 탈착유닛 중 어느 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 다른 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하고, 복수 개의 탈착유닛 중 상기 다른 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 상기 어느 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하는,
   이산화탄소포집장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유동라인은, 연소된 상기 배기가스가 선택적으로 유동되며 상기 탈착유닛의 내부를 유동하는 상기 열교환매체와 열교환하도록 상기 탈착유닛의 내부를 경유하는 유동배기가스채널을 포함하고,
   상기 유동배기가스채널을 유동하는 배기가스는 상기 탈착유닛의 흡수체로부터 상기 이산화탄소가 탈거되도록 상기 탈착유닛의 온도를 증가시키는,
   이산화탄소포집장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   외부로부터의 외부열매체 및 상기 탈착유닛으로부터 배출된 탈거된 상기 이산화탄소가 포함된 상기 열교환매체를 열교환시켜, 상기 열교환매체를 더 낮은 온도로 냉각하거나, 상기 외부열매체를 더 높은 온도로 가열하는 제2 열교환기를 더 포함하는,
   이산화탄소포집장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 유동라인은
   열교환되어 가열된 상기 열교환매체가 상기 제1 열교환기로부터 상기 탈착유닛으로 유동하도록 안내하는 유입열매체채널: 및
   상기 탈착유닛으로부터 배출된 탈거된 상기 이산화탄소가 포함된 상기 열교환매체가 상기 탈착유닛으로부터 상기 제2 열교환기로 유동하도록 안내하는 배출열매체채널을 포함하는,
   이산화탄소포집장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 유동라인은, 냉매가 유동하기 위한 냉각채널을 더 포함하고,
   상기 탈착유닛이 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거한 후 상기 탈착유닛이 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하기 전, 상기 냉각채널을 통해 상기 냉매가 상기 탈착유닛으로 유입되는,
   이산화탄소포집장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수 개의 밸브의 개폐를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
   상기 제어기는,
   복수 개의 탈착유닛 중 어느 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 다른 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하고, 복수 개의 탈착유닛 중 상기 다른 하나가 상기 흡수체로부터 이산화탄소를 탈거할 때 복수 개의 탈착유닛 중 상기 어느 하나는 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 흡착하도록 상기 밸브유닛을 제어하는,
   이산화탄소포집장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수 개의 밸브의 개폐를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
   상기 제어기는,
   상기 탈착유닛에 의해 상기 흡수체로부터 상기 이산화탄소가 탈거될 때, 상기 유동배기가스채널에 상기 배기가스가 유동되도록 상기 밸브유닛을 제어하는,
   이산화탄소포집장치.

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