WO2024058429A1 - 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치 - Google Patents

열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024058429A1
WO2024058429A1 PCT/KR2023/011524 KR2023011524W WO2024058429A1 WO 2024058429 A1 WO2024058429 A1 WO 2024058429A1 KR 2023011524 W KR2023011524 W KR 2023011524W WO 2024058429 A1 WO2024058429 A1 WO 2024058429A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
absorbent
carbon dioxide
heat
tower
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/011524
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이광순
이석호
Original Assignee
주식회사 씨이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 씨이텍 filed Critical 주식회사 씨이텍
Publication of WO2024058429A1 publication Critical patent/WO2024058429A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a wet carbon dioxide capture device, and more specifically, to a carbon dioxide capture device using a heat integration structure that can increase energy efficiency through heat energy recovery using a heat integration structure.
  • the International Energy Agency has established a strategy to reduce carbon dioxide emissions through the Bluemap 2050 scenario in order to reduce carbon dioxide emissions, the main cause of greenhouse gases that cause global warming.
  • the International Energy Agency sets a goal of reducing carbon dioxide emissions to zero by 2050, and proposes that carbon dioxide capture and treatment technology (CCUS) contribute about 15% of the total carbon dioxide reduction to achieve this goal. there is.
  • This CCUS technology can be largely divided into a process for capturing and compressing carbon dioxide (CO 2 ), and a process for transporting, storing, and utilizing carbon dioxide (CO 2 ). Active research is being conducted on all processes, but since the carbon dioxide capture and compression process accounts for 70-80% of the total CCUS cost, research is focused on the carbon dioxide capture and compression process to improve the economic feasibility of CCUS.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2021-0150907
  • the present invention was created to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide a carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure that can increase energy recovery efficiency through the heat-integrated structure.
  • the above purpose is to absorb carbon dioxide (CO 2 ) from the exhaust gas injected to the bottom while moving toward the bottom while the absorbent injected to the top moves toward the bottom, and then discharge the absorbent that has absorbed carbon dioxide to the bottom;
  • the absorbent absorbing the carbon dioxide injected to the top moves toward the bottom and is heated to remove carbon dioxide. Heat energy is exchanged between the absorbent from which carbon dioxide has been absorbed and the absorbent from which carbon dioxide has been removed between the stripping tower and the absorption tower and the stripping tower.
  • It includes a heat-integrated exchanger, and the absorbent that absorbs carbon dioxide injected to the top of the stripping tower forms a primary stripped absorbent through a primary stripping process in which it is partially removed while moving from the top of the stripping tower toward the middle, and the formed primary absorbent
  • the stripped absorbent is discharged from the middle of the stripping tower, and some of it passes through the heat integration exchanger and is injected back into the absorption tower, and then undergoes a secondary stripping process to form a heat integration structure in which a secondary stripped absorbent is formed. This is achieved by using a carbon dioxide capture device.
  • the heat integrated exchanger is a first heat exchanger that exchanges heat energy between the secondary stripped absorbent discharged from the bottom of the stripping tower and the primary stripped absorbent discharged from the middle of the stripping tower, and the 2 passed through the first heat exchanger.
  • a second heat exchanger that exchanges heat energy between the primary stripped absorbent and the absorbent that absorbed the carbon dioxide discharged from the bottom of the absorption tower, and absorbs the primary stripped absorbent discharged from the middle of the stripping tower and the carbon dioxide discharged from the bottom of the absorption tower. It may include a third heat exchanger that exchanges heat energy between one absorbent.
  • the primarily stripped absorbent that has passed through the first heat exchanger may be re-injected into the middle of the stripping tower, and the primarily stripped absorbent that has passed through the third heat exchanger may be injected into the middle of the absorption tower.
  • the secondary removed absorbent that has passed through the second heat exchanger may be injected into the top of the absorption tower.
  • the absorbent that absorbs carbon dioxide heat-exchanged in the second and third heat exchangers may be injected into the top of the stripping tower.
  • the primarily removed absorbent discharged to the middle of the stripping tower may be separated and delivered to the first heat exchanger and the third heat exchanger according to preset conditions.
  • a reboiler that provides heat energy to the absorbent inside the stripping tower, a cooler that cools the secondary stripped absorbent that has passed through the second heat exchanger, and a condenser that separates the vapor discharged from the top of the stripping tower into carbon dioxide and water vapor are further provided. It may include
  • the secondary stripped absorbent discharged from the bottom of the stripping tower may have a lower concentration of carbon dioxide and a higher temperature than the primary stripped absorbent discharged from the stop of the stripping tower.
  • the carbon dioxide capture device using the heat-integrated structure according to the present invention forms a temperature distribution that increases more uniformly than the conventional one from the top to the bottom of the distillation tower through the heat-integrated structure, thereby exchanging carbon dioxide and water between the gas phase and the liquid phase in the stripping tower. By making this happen smoothly, the heat energy of the process is lowered and at the same time, the amount of cooling water can be reduced by reducing the amount of water vapor rising to the condenser, thereby reducing operating costs.
  • the carbon dioxide capture device and capture process using the heat-integrated structure according to the present invention doubles the carbon dioxide separation system of the absorber to increase separation efficiency and reduce the burden of carbon dioxide absorption in the process, thereby increasing the height of the packed tower for carbon dioxide recovery relative to the other. It can be configured to a low level and has the effect of reducing the heat removal amount of the intercooler.
  • Figure 1 is a configuration diagram of a standard process for capturing carbon dioxide using a conventional heat exchanger for single thermal energy recovery (XHE).
  • XHE single thermal energy recovery
  • Figure 2 is a configuration diagram of a carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a graph showing the reboiler energy requirement according to the operating conditions of the standard process described in Comparative Example 1.
  • Figure 1 is a configuration diagram of a standard process for carbon dioxide capture using a conventional single heat energy recovery heat exchanger (XHE), and Figure 2 is a configuration diagram of a carbon dioxide capture device using a heat integration structure according to an embodiment of the present invention. .
  • XHE single heat energy recovery heat exchanger
  • the carbon dioxide capture device transfers heat energy to the absorbent from the stripper to remove carbon dioxide.
  • the heating amount (Qreb) which is the reboiler energy requirement, is determined by the carbon dioxide capture device. It accounts for a large portion of operating costs.
  • the carbon dioxide capture device using a conventional single heat exchanger as shown in Figure 1 removes carbon dioxide through heating in a stripper and then transfers it to the absorber. Reduces the amount of heat energy consumption required when removing the absorbent from the stripping tower by recovering the heat energy possessed by the heat exchanger (XHE) by transferring (exchanging) it to the absorbent (RCold) that absorbed the carbon dioxide transferred from the absorption tower to the stripping tower.
  • the conventional method as shown in Figure 1 can recover and regenerate heat energy through a heat exchanger, but due to the high temperature of the absorbent that absorbs the carbon dioxide injected into the stripping tower, a sharp temperature gradient is formed between the top of the stripping tower and the condenser (COND).
  • COND condenser
  • the material exchange of carbon dioxide (CO 2 ) and water between the gas phase and the liquid phase in the stripping tower is limited, so there is a problem in which the concentration of carbon dioxide does not rise sufficiently at the top of the stripping tower.
  • the heat supply must be increased in the reboiler to increase the evaporation amount in order to achieve sufficient stripping.
  • the carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure uses a heat-integrated exchanger structure with three heat exchangers, and the part at the middle (S_M) of the stripping tower (200) Through a structure in which the removed absorbent (SD) is discharged, some of it recovers heat energy from the final removed absorbent (LHot), and the rest is supplied to the middle (A_M) of the absorption tower (100), surplus heat energy is not only recovered.
  • the stripping tower has an improved temperature distribution, which can lower the heating amount (Qreb) of the reboiler (401), and the temperature distribution of the absorption tower (100) is also improved, so the heat removal amount (QIC1, QC2) in the intercooler (IC1, IC2) ) decreases.
  • a carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure according to an embodiment of the present invention has an absorbent injected into the top (A_T) moving toward the bottom (A_B), and the exhaust gas injected into the bottom (A_B) moves toward the top (A_T).
  • the absorption tower (100) absorbs carbon dioxide (CO 2 ) from the absorption tower (100) and discharges the absorbent (RCold) that absorbed the carbon dioxide to the bottom (A_B).
  • the absorbent (RHot) that absorbs the carbon dioxide injected to the top moves toward the bottom.
  • the heat integrated exchanger 300 includes a first heat exchanger (HX1, 301), a second heat exchanger (HX2, 302), and a third heat exchanger (HX3, 303).
  • the carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure collects carbon dioxide that has passed through the reboiler 401 and the second heat exchanger 302, which provide heat energy to the absorbent inside the stripping tower 200. It further includes a cooler (Lean Cooler, 402) that cools the removed absorbent (LWarm2, secondary removed absorbent) and a condenser (403) that separates the vapor discharged from the top (S_T) of the stripping tower (200) into carbon dioxide and water vapor. can do.
  • a cooler Lean Cooler, 402 that cools the removed absorbent (LWarm2, secondary removed absorbent)
  • a condenser (403) that separates the vapor discharged from the top (S_T) of the stripping tower (200) into carbon dioxide and water vapor. can do.
  • the stripping tower does not proceed with stripping while the absorbent that absorbs carbon dioxide moves from the top to the bottom at once, but instead proceeds with a two-stage stripping process including a first stripping process and a second stripping process.
  • the absorbent (RHot) that absorbs carbon dioxide injected into the top (S_T) of the stripping tower (200) moves from the top (S_T) of the stripping tower (200) toward the middle (S_M) and is partially removed through a primary stripping process.
  • the stripped absorbent is formed, and the formed primary stripped absorbent is discharged (SD) from the middle of the stripping tower, passed through the heat integrated exchanger (300), and then injected (MReturn) back into the middle of the stripping tower, and then returned to the middle of the stripping tower through the second stripping process.
  • SD discharged
  • MBEturn injected
  • the firstly removed absorbent has a higher concentration of carbon dioxide and a lower temperature than the secondarily removed absorbent. That is, on the contrary, the secondarily removed absorbent has a lower concentration of carbon dioxide and a higher temperature than the firstly removed absorbent.
  • the exhaust gas (ABSIN) injected into the bottom (A_B) of the absorption tower (100) moves from the bottom (A_B) of the absorption tower (100) to the top (A_T), and is injected into the top (A_T) of the absorption tower (100).
  • the absorbent (secondarily removed absorbent) absorbs carbon dioxide from the exhaust gas while moving from the top (A_T) to the bottom (A_B) of the absorption tower (100). And the absorbent that has absorbed carbon dioxide is discharged (RCold) to the bottom (A_B) of the absorption tower (100).
  • the absorbent absorbing the carbon dioxide discharged from the absorption tower 100 is injected into the top (S_T) of the stripping tower 200 while absorbing heat energy through the second heat exchanger 302 and the third heat exchanger 303. It becomes (RHot).
  • the absorbent that absorbs carbon dioxide injected into the top (S_T) of the stripping tower (200) is first removed through a primary stripping process in which it is partially removed while moving from the top (S_T) of the stripping tower (200) toward the middle (S_M). Forms an absorbent.
  • the first removed absorbent has only a portion of the carbon dioxide absorbed in the absorption tower 100 removed.
  • the first removed absorbent is discharged (SD, side-drawn) from the middle (S_M) of the stripping tower (200) and transferred in its entirety to the first heat exchanger (301), or transferred to the first heat exchanger (301) and the third heat exchanger. It is divided into (303) and delivered.
  • the entire amount of the first removed absorbent (SD) discharged from the middle (S_M) of the stripping tower (200) may be transferred to the first heat exchanger (301) depending on the equipment size of the collection device and the amount of carbon dioxide in the exhaust gas. According to the set ratio, some of the flow may be transferred to the first heat exchanger 301 and the remaining flow (MOut) may be transferred to the third heat exchanger 303.
  • the first heat exchanger 301 between the secondary stripped absorbent (LHot) discharged from the bottom (S_B) of the stripping tower (200) and the primary stripped absorbent (SD) discharged from the middle (S_M) of the stripping tower (200) exchange heat energy. And the first removed absorbent, which has exchanged heat energy from the secondarily removed absorbent in the first heat exchanger 301, is input (MReturn) back into the middle S_M of the stripping tower 200. While the secondarily removed absorbent progresses as it reaches the bottom (S_B) of the stripping tower (200) and receives a relatively large amount of heat energy from the reboiler (401), the firstly removed absorbent only moves to the middle (S_M).
  • the secondarily removed absorbent (LWarm1) that has undergone heat exchange in the first heat exchanger (301) is supplied to the second heat exchanger (302). And in the second heat exchanger (302), heat energy is exchanged between the secondarily removed absorbent that passed through the first heat exchanger (301) and the absorbent (RCold) in which the carbon dioxide discharged from the bottom (A_B) of the absorption tower (100) is absorbed. do. Even if the secondarily removed absorbent undergoes heat exchange with the firstly removed absorbent in the first heat exchanger 301, residual heat energy exists. Therefore, the remaining heat energy of the secondarily removed absorbent is transferred to the absorbent (RCold) that absorbed carbon dioxide through the second heat exchanger 302 to recover (regenerate) the heat energy. And the secondary removed absorbent that has passed through the second heat exchanger (302) is lowered in temperature in the cooler (402) and then injected (LCold) into the top (A_T) of the absorption tower (100) to regenerate the absorbent.
  • the third heat exchanger (303) heat is generated between a portion of the absorbent (RCold) that absorbed carbon dioxide discharged from the bottom (A_B) of the absorption tower (100) and the first removed absorbent transferred from the middle (S_M) of the stripping tower (200). Perform an exchange.
  • the primarily removed absorbent moves from the top (S_T) to the middle (S_M) of the stripping tower (200) and has high thermal energy due to the heat supplied from the reboiler (401).
  • thermal energy is transferred to the absorbent (RCold) that absorbs carbon dioxide through the third heat exchanger (303) to lower the temperature, and then is injected into the middle (A_M) of the absorption tower (100).
  • the first removed absorbent injected into the middle (A_M) of the absorption tower (100) has a higher temperature and absorbed amount of carbon dioxide compared to the second removed absorbent injected into the top (A_T) of the absorption tower (100). Therefore, the heat of reaction is low during the carbon dioxide absorption reaction at the middle (A_M) of the absorption tower (100), so the cooling demand can be reduced.
  • the heat integrated exchanger 300 uses a secondary stripped absorbent (absorbent from which carbon dioxide is removed) discharged from the bottom (S_B) of the stripping tower 200 and the middle (S_M) of the stripping tower 200.
  • a first heat exchanger (301) that exchanges heat between the firstly removed absorbent discharged from The second heat exchanger (302), which exchanges heat between the absorbent that absorbed carbon dioxide, the primary stripped absorbent discharged from the middle (S_M) of the stripping tower (200), and the carbon dioxide discharged from the bottom (A_B) of the absorption tower (100) It includes a third heat exchanger (303) for exchanging heat between the absorbed absorbents, and the first removed absorbent that has passed through the first heat exchanger (301) is injected back into the middle of the stripping tower (200), and the third heat exchanger (303) is used to exchange heat between the absorbed absorbents.
  • the firstly removed absorbent that passed through the heat exchanger (303) is injected into the middle (A_M) of the absorption tower (100), and the secondarily removed absorbent that passed through the second heat exchanger (302) is injected into the top of the absorption tower (100).
  • the absorbent which is injected into (A_T) and absorbs carbon dioxide heat-exchanged in the second heat exchanger (302) and the third heat exchanger (303), heats through a heat integration structure injected into the top (S_T) of the stripping tower (200). Regeneration efficiency can be improved.
  • the carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure separates the stripping process into a first stripping process and a secondary stripping process, and performs a two-stage stripping process while performing first stripping according to the first stripping process.
  • the absorbent regeneration energy supplied from the reboiler 401 can be reduced through heat exchange between the absorbed absorbent and the absorbent secondaryly removed through the secondary stripping process.
  • the carbon dioxide capture device using a heat-integrated structure divides and supplies the absorbent (RCold) that absorbs carbon dioxide into the second heat exchanger 302 and the third heat exchanger 303, Optimal energy recovery can be achieved by satisfying the desired minimum temperature difference between the first heat exchanger 301, the second heat exchanger 302, and the third heat exchanger 303.
  • the excess heat energy of the secondary stripped absorbent (LHot) discharged from the bottom (S_B) of the stripping tower 200 is first recovered (MReturn) through the primary stripped absorbent, and the remainder of the secondary stripped absorbent is Energy is used to heat (RHi1) the absorbent (RCold) that absorbs carbon dioxide discharged from the absorption tower (100).
  • RHi1 the absorbent (RCold) that absorbs carbon dioxide discharged from the absorption tower (100).
  • the present invention recovers the excess heat energy of the secondary stripped absorbent (LHot) discharged from the bottom (S_B) of the stripping tower (200) as much as possible in the first heat exchanger (301) and the second heat exchanger (302) while improving the Because the temperature distribution is formed, the carbon dioxide (CO 2 ) concentration at the top (S_T) of the stripping tower 200 may increase, and the heat energy supplied to the reboiler 401 will decrease.
  • LHot secondary stripped absorbent
  • the carbon dioxide capture device using the heat-integrated structure according to an embodiment of the present invention not only increases the carbon dioxide removal efficiency and energy efficiency of the stripping tower 200, as described above, but also increases the absorption efficiency of the absorption tower 100. Let’s improve together.
  • carbon dioxide capture using the heat integration structure according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 In the device, the amount of carbon dioxide is dispersed in the secondarily removed absorbent (LCold) and the firstly removed absorbent (MIn) and then fed into the absorption tower (100).
  • the carbon dioxide capture device of the present invention removes (separates) carbon dioxide from the stripping tower (200) by injecting the first removed absorbent (MIn), in which carbon dioxide separation has already progressed to some extent, into the middle (A_M) of the absorption tower (100). )
  • MIn first removed absorbent
  • A_M middle
  • the carbon dioxide capture device using the heat-integrated structure according to an embodiment of the present invention can design the height of the absorption tower to be lower than that of the conventional carbon dioxide capture device, and the heat removal amount of the intercooler that cools the absorption tower can be reduced. It can be reduced.
  • an amine-based absorbent MABSol (absorbent of Example 1 described in Korean Patent No. 10-1549950) was used as a carbon dioxide absorbent, and performance was evaluated through computer simulation.
  • CO2 loading is a minimum of 10 g-CO2/kg-solvent and a maximum of 130 g-CO2/kg-solvent, and the operating conditions for simulation are as follows.
  • the capture process was simulated in the same manner as in Example 1, except that the standard process of a conventional carbon dioxide capture device as shown in FIG. 1 was used and some configurations described later were used.
  • the degree of freedom of the operating variable for steady-state operation is 4.
  • the degree of freedom becomes 2
  • L/G and Lean ldg are set as variable operating variables.
  • Figure 3 is a graph showing the reboiler energy requirement according to the operating conditions of the standard process described in Comparative Example 1, showing Lean ldg as a parameter and Qreb, which is the reboiler heat energy load according to changes in L/G.
  • Lower Qreb can be obtained by setting Lean ldg to 30.5 or higher, but the viscosity of RCold increases unnecessarily, so calculations were not performed beyond this range.
  • the sum of the heat energy recovery amounts of the first to third heat exchangers (QHX1+QHX2+QHX3) is the self-heat energy recovery amount within the process, and there is no utility requirement, but the heat exchanger area is determined by this value.
  • the coolant supply amount and heat exchanger area are determined by the total heat removal amount, Qcond+QHX4+QIC1+QIC2.
  • the heating amount, heat energy recovery amount, and heat removal amount measurement results for Example 1 and Comparative Example 1 under the above-described method and conditions are shown in Tables 1 to 3.
  • Tables 1 to 3 the standard process is for Comparative Example 1 (process performed according to Figure 1), and flow rate ratios (RR) of 1.00, 0.90, 0.80 and 0.70 represent the mass flow rate ratio of MReturn/SD.
  • Example 1 when the flow rate ratio RR is 1.00, the heating amount (Qreb) reduction effect is the highest, and when the flow rate ratio RR is 1.00, the heating amount is about 85% of the standard process. Able to know. On the other hand, the amount of heat energy recovery was not significantly affected by the flow rate ratio RR, because it was possible to achieve the minimum temperature difference in the heat exchanger and maximize energy recovery. On the other hand, it can be seen that the reduction in heat removal amount according to the flow rate ratio RR was noticeable.
  • a 30 wt% monoethanolamine (MEA) absorbent was used as the carbon dioxide absorbent, and the results were obtained using the commercial software ASPEN Plus (ver.10) HYSYS, and a 90% CO 2 capture rate was applied to the exhaust gas (ABSIN).
  • ASPEN Plus ver.10 HYSYS
  • a 90% CO 2 capture rate was applied to the exhaust gas (ABSIN).
  • the specifications of the absorption tower and stripping tower were adjusted to suit the absorbent MEA 30wt%, rate-based simulation was performed for both the absorption tower and stripping tower, and the remaining configuration, including the temperature pressure specification of LCold and the minimum temperature difference of the heat exchanger, was It was configured the same as Example 1.
  • the collection process was performed in the same manner as in Example 1, including using the standard process as shown in FIG. 1. However, as for the operating conditions of the standard process, only the one condition in which the heating amount (Qreb) is the lowest value was selected under the condition that L/G is between 1.5 and 2.7, and the heat integration process was applied here.
  • Table 4 shows the simulation results of heating amount, thermal energy recovery amount, and heat removal amount for Example 2 and Comparative Example 2.
  • Two intercoolers (IC) were installed, and 90% of the absorption tower was used in the same way as Example 1. QIC was adjusted to ensure CO 2 capture.
  • the carbon dioxide capture device using the heat-integrated structure of the present invention has a clear energy saving effect. More specifically, it can be seen that the heating amount (Qreb) is reduced to around 85% compared to the standard process when the flow rate ratio RR is 0.71, similar to Example 1. However, unlike Example 1, where the flow rate ratio RR decreases and the savings effect decreases, in Example 2, the savings effect increases as the flow rate ratio RR decreases. And although the amount of heat energy recovery does not change significantly, unlike Example 1, where the amount of heat energy recovery decreases as the flow rate ratio decreases, Example 2 shows a tendency to increase the amount of heat energy recovery as the flow rate ratio decreases. In addition, it can be seen that the amount of heat removal decreases as the flow rate ratio RR decreases, as in Example 1, and is reduced by about 65% compared to Example 1.
  • the capture process was performed in the same manner as in Example 2, except that a carbon dioxide absorbent containing 30 wt% of PZ (Piperazine) and 19 wt% of MDEA (Methyl diethanolamine) mixed with water was used.
  • Table 5 shows the simulation results of heating amount, thermal energy recovery amount, and heat removal amount for Example 3 and Comparative Example 3. Unlike Examples 1 and 2, the inner diameter of the absorption tower was adjusted to produce 90% CO 2 in the absorption tower. Capture was carried out. However, because there was little difference in the results depending on the change in flow rate, only the results for three cases where the flow rate RR was 1, 0.9, and 0.72 were recorded.
  • the heating amount (Qreb) was reduced to 90% of the standard process, which was slightly lower than Examples 1 and 2, and the heat energy recovery amount and heat removal amount showed the same trend as in Example 2.
  • the carbon dioxide capture device using the heat-integrated structure according to the embodiment of the present invention shows somewhat different performance depending on the type of absorbent, but compared to the standard device, the carbon dioxide capture device It is the same that shows a clear decrease in volume and heat removal amount. This indicates that steam and cooling water requirements are significantly reduced by the present invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 상단으로 주입된 흡수제가 하단 방향으로 이동하면서 하단으로 주입되어 상부 방향으로 이동하는 배가스로부터 이산화탄소(CO2)를 흡수한 후, 하단으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 배출하는 흡수탑; 상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 하단 방향으로 이동하면서 가열되어 이산화탄소의 탈거를 진행하는 탈거탑 및 흡수탑과 상기 탈거탑 사이에서 이산화탄소가 흡수된 흡수제와 이산화탄소가 탈거된 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 열통합 교환기;를 포함하고, 탈거탑 상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 탈거탑 상단에서 중단 방향으로 이동하면서 부분 탈거되는 1차 탈거 공정을 통해 1차 탈거된 흡수제를 형성하고, 형성된 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑 중단으로 배출되어 상기 열통합 교환기를 거쳐 다시 탈거탑 중단과 상기 흡수탑으로 주입된 후 2차 탈거 공정을 통해 2차 탈거된 흡수제를 형성한다.

Description

열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치
본 발명은 습식 이산화탄소 포집장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열통합 구조를 이용한 열에너지 회수를 통해 에너지 효율을 높일 수 있는 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치에 관한 것이다.
최근, 세계적으로 이산화탄소 배출량이 증가하는 추세이다. 국제에너지 기구(IEA)는 지구온난화를 야기하는 온실가스의 주범인 이산화탄소 배출량을 감소시키기 위하여 블루맵(Bluemap) 2050 시나리오를 통해 이산화탄소 배출량을 줄이기 위한 전략을 구축하였다. 특히, 국제에너지기구(IEA)는 2050년까지 이산화탄소 배출량을 0으로 하는 목표를 세우고, 이 목표의 달성을 위해서는 이산화탄소 포집 및 처리 기술(CCUS)이 이산화탄소 총 감축량의 약 15%를 기여할 것을 제안하고 있다.
이러한 CCUS 기술은 크게 이산화탄소(CO2)를 포집 및 압축하는 공정과, 이송하고 저장 및 활용하는 공정으로 나눌 수 있다. 모든 공정에 대해 활발한 연구가 진행되고 있지만, 이산화탄소 포집 및 압축 공정이 전체 CCUS 비용의 70~80%를 차지하기 때문에 CCUS의 경제성 제고를 위하여 이산화탄소 포집 및 압축 공정에 대한 연구가 집중되고 있다.
한편, 이산화탄소 포집 및 압축 공정에 대한 연구는 크게 신 흡수제 개발과 신 공정 개발을 통해 이루어지고 있다. 이들 중 신 흡수제 개발은 암모니아를 포함한 기존의 아민(MEA, MDEA, DEA, PZ, AMP, etc.) 혹은 이들의 혼합물의 수용액에 대해 주로 연구가 진행되고 있다.
또한, 신공정 개발은 흡수탑의 중간냉각(Intercooling), 탈거탑의 린 증기 재압축(lean vapor recompression), 스플릿 피딩 공정(split feeding process), 인터히트된 탈거탑(interheated stripper) 등 기존 공정에서 비효율적으로 회수되고 재사용되는 열에너지를 효율적으로 회수하고 재사용하여 에너지 소비를 줄이는 신 공정 연구가 진행되고 있다.
그러나 하나의 흡수탑 또는 탈거탑의 관점에 국한되어 있는 신 공정 연구에는 에너지 소비 감소의 한계가 존재한다. 이산화탄소 포집공정은 탈거탑의 리보일러에서 열에너지 공급이 요구되며, 운전비용에서 큰 비중을 차지하므로, 리보일러의 에너지 요구량을 감소시키는 방향으로 대부분의 연구개발이 진행되었다. 그러나 탈거탑의 응축기, 흡수탑의 중간냉각 등에서의 제열량도 적지 않으며 이는 냉각탑 투자비용과 함께 냉각수를 사용하는 운전비용에서 큰 비중을 차지한다. 따라서 더 높은 열회수 효율을 성취하기 위해서는 열공급량과 제열량을 동시에 고려하며 흡수탑과 탈거탑이 연계된 열통합공정을 개발할 필요가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 10-2021-0150907호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열통합 구조를 통해 에너지 회수 효율을 높일 수 있는 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 상단으로 주입된 흡수제가 하단 방향으로 이동하면서 하단으로 주입되어 상부 방향으로 이동하는 배가스로부터 이산화탄소(CO2)를 흡수한 후, 하단으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 배출하는 흡수탑; 상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 하단 방향으로 이동하면서 가열되어 이산화탄소의 탈거를 진행하는 탈거탑 및 흡수탑과 상기 탈거탑 사이에서 이산화탄소가 흡수된 흡수제와 이산화탄소가 탈거된 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 열통합 교환기를 포함하고, 탈거탑 상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 탈거탑 상단에서 중단 방향으로 이동하면서 부분 탈거되는 1차 탈거 공정을 통해 1차 탈거된 흡수제를 형성하고, 형성된 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑 중단으로 배출되어 그 중 일부가 상기 열통합 교환기를 거쳐 다시 탈거탑 중단과 상기 흡수탑으로 주입된 후 2차 탈거 공정을 통해 2차 탈거된 흡수제를 형성하는 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 열통합 교환기는, 탈거탑 하단에서 배출된 2차 탈거된 흡수제와 탈거탑 중단에서 배출된 1차 탈거된 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 제1 열교환기, 제1 열교환기를 통과한 2차 탈거된 흡수제와 상기 흡수탑 하단에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 제2 열교환기 및 탈거탑 중단에서 배출된 1차 탈거된 흡수제와 상기 흡수탑 하단에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 제3 열교환기를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제1 열교환기를 통과한 1차 탈거된 흡수제는 상기 탈거탑 중단으로 다시 주입되고, 제3 열교환기를 통과한 1차 탈거된 흡수제는 상기 흡수탑 중단으로 주입되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제2 열교환기를 통과한 2차 탈거된 흡수제는 흡수탑의 상단으로 주입되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제2 열교환기 및 제3 열교환기에서 열교환된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 탈거탑의 상단으로 주입되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 탈거탑 중간으로 배출된 1차 탈거된 흡수제는 기 설정된 조건에 따라 제1 열교환기 및 제3 열교환기로 분리되어 전달되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 탈거탑 내부의 흡수제에 열에너지를 제공하는 리보일러, 제2 열교환기를 통과한 2차 탈거된 흡수제를 냉각시키는 냉각기 및 탈거탑 상단으로 배출되는 증기를 이산화탄소와 수증기로 분리하는 응축기를 더 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 탈거탑 하단으로 배출된 2차 탈거된 흡수제는 탈거탑 중단으로 배출된 1차 탈거된 흡수제에 비해 더 낮은 농도의 이산화탄소를 가지며, 더 높은 온도를 가지는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집 장치는 열통합 구조를 통해 증류탑 최상부부터 하부까지 종래에 비해 더 균일하게 증가하는 온도분포를 형성하여 탈거탑 내 기체상과 액체상 사이에서 이산화탄소와 물의 물질교환이 원활하게 이루어지게 함으로써, 공정의 열에너지를 낮추며 동시에 응축기로 올라가는 수증기의 양을 줄임으로 냉각수의 양을 줄일 수 있어 운전비용을 절감할 수 있는 등의 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집 장치 및 포집 공정은 흡수제의 이산화탄소 분리 체계를 이중화 시켜 분리 효율을 높여 공정에서의 이산화탄소 흡수 부담을 줄임으로써, 이산화탄소 회수를 위한 충진탑의 높이를 상대적으로 낮게 구성할 수 있으며, 인터쿨러의 제열량을 감소시킬 수 있는 등의 효과를 가진다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 단일 열에너지 회수용 열교환기(XHE)를 이용한 이산화탄소 포집 표준공정에 관한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집 장치에 관한 구성도이다.
도 3은 비교예 1에 기재된 표준공정의 운전조건에 따른 리보일러 에너지 요구량을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 단어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 단일 열에너지 회수용 열교환기(XHE)를 이용한 이산화탄소 포집 표준공정에 관한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치에 관한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 이산화탄소 포집장치는 탈거탑(Stripper)에서 흡수제에 열에너지를 전달하여 이산화탄소의 탈거를 진행하게 되며, 이때의 리보일러 에너지 요구량인 가열량(Qreb)은 이산화탄소 포집장치의 운전비용에서 큰 비중을 차지한다. 이때 에너지 효율을 증가시키기 위하여, 도 1과 같은 종래의 단일 열교환기를 이용한 이산화탄소 포집장치는 탈거탑(Stripper)에서 가열을 통해 이산화탄소가 탈거된 후 흡수탑(Absorber)으로 전달되는 이산화탄소가 탈거된 흡수제(LHot)가 가지고 있는 열에너지를 열교환기(XHE)를 통해 흡수탑에서 탈거탑으로 전달되는 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold)로 전달(교환)시켜 회수함으로써 탈거탑에서 흡수제 탈거 시 요구되는 열에너지 소모량을 감소시키는 특징을 가진다. 그러나 도 1과 같은 종래의 방식은 열교환기를 통하여 열에너지를 회수하여 재생할 수 있으나, 탈거탑으로 주입되는 이산화탄소를 흡수한 흡수제의 높은 온도로 인해 탈거탑 상단과 응축기(COND) 사이에 급격한 온도구배가 형성되고, 탈거탑 내 기체상과 액체상 사이에서 이산화탄소(CO2)와 물의 물질교환이 제한을 받아 탈거탑 상부에서 이산화탄소의 농도가 충분히 상승하지 못하는 문제를 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 결국 리보일러에서 열공급을 증가시켜 증발량을 증가시켜야만 탈거가 충분하게 이루어지게 된다.
반면에, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 세 개의 열교환기를 구비한 열통합 교환기 구조를 이용하며, 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 부분 탈거된 흡수제(SD)를 배출하여 그 중 일부는 최종 탈거된 흡수제(LHot)로부터 열에너지를 회수하고 나머지는 흡수탑(100) 중단(A_M)으로 공급하는 구조를 통해, 잉여 열에너지를 회수할 뿐 아니라 탈거탑이 개선된 온도분포를 가져 리보일러(401)의 가열량(Qreb)을 낮출 수 있고, 흡수탑(100)의 온도분포도 개선하여 중간냉각기 (IC1, IC2)에서의 제열량(QIC1, QC2)을 감소시킨다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치의 상세 구조를 살펴보면 다음과 같다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 상단(A_T)으로 주입된 흡수제가 하단(A_B) 방향으로 이동하면서 하단(A_B)으로 주입되어 상부(A_T) 방향으로 이동하는 배가스로부터 이산화탄소(CO2)를 흡수한 후 하단(A_B)으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold)를 배출하는 흡수탑(100), 상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RHot)가 하단 방향으로 이동하면서 가열되어 이산화탄소의 탈거를 진행하는 탈거탑(200) 및 흡수탑(100)과 탈거탑(200) 사이에서 이산화탄소가 흡수된 흡수제와 이산화탄소가 탈거된 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 열통합 교환기(300)를 포함한다. 그리고 열통합 교환기(300)는 제1 열교환기(HX1, 301), 제2 열교환기(HX2, 302) 및 제3 열교환기(HX3, 303)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 탈거탑(200) 내부의 흡수제에 열에너지를 제공하는 리보일러(401), 제2 열교환기(302)를 통과한 이산화탄소를 탈거한 흡수제(LWarm2, 2차 탈거된 흡수제)를 냉각시키는 냉각기(Lean Cooler, 402) 및 탈거탑(200) 상단(S_T)으로 배출되는 증기를 이산화탄소와 수증기로 분리하는 응축기(403)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 탈거탑은 상단에서 하단 방향으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 한번에 이동하면서 탈거를 진행하는 것이 아니라 1차 탈거 공정과 2차 탈거 공정을 포함하는 2단계 탈거 공정을 진행한다. 탈거탑(200) 상단(S_T)으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RHot)는 탈거탑(200) 상단(S_T)에서 중단(S_M) 방향으로 이동하면서 부분 탈거되는 1차 탈거 공정을 통해 1차 탈거된 흡수제를 형성하고, 형성된 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑 중단으로 배출(SD)되어 열통합 교환기(300)를 거쳐 다시 탈거탑 중단으로 주입(MReturn)된 후 2차 탈거 공정을 통해 2차 탈거된 흡수제를 형성한다. 이때, 1차 탈거된 흡수제는 2차 탈거된 흡수제에 비해 더 높은 농도의 이산화탄소를 가지며, 더 낮은 온도를 가진다. 즉, 반대로 2차 탈거된 흡수제는 1차 탈거된 흡수제에 비해 더 낮은 농도의 이산화탄소를 가지며, 더 높은 온도를 가진다.
보다 구체적으로, 흡수탑(100) 하단(A_B)으로 투입된 배가스(ABSIN)는 흡수탑(100) 하단(A_B)에서 상단(A_T) 방향으로 이동하고, 흡수탑(100) 상단(A_T)으로 투입된 흡수제(2차 탈거된 흡수제)는 흡수탑(100) 상단(A_T)에서 하단(A_B) 방향으로 이동하면서 배가스에서 이산화탄소를 흡수한다. 그리고 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 흡수탑(100) 하단(A_B)으로 배출(RCold)된다. 이와 같이 흡수탑(100)에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 제2 열교환기(302) 및 제3 열교환기(303)를 통해 열에너지를 흡수한 상태로 탈거탑(200) 상단(S_T)으로 주입된다(RHot).
탈거탑(200)의 상단(S_T)으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 탈거탑(200) 상단(S_T)에서 중단(S_M) 방향으로 이동하면서 부분 탈거되는 1차 탈거 공정을 통해 1차 탈거된 흡수제를 형성한다. 이때, 1차 탈거된 흡수제는 흡수탑(100)에서 흡수된 이산화탄소의 일부만이 탈거된 상태를 가진다. 그리고 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 배출(SD, side-draw)되어 전량 제1 열교환기(301)로 전달되거나, 제1 열교환기(301) 및 제3 열교환기(303)로 나뉘어 전달된다. 이때, 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 배출된 1차 탈거된 흡수제(SD)는 포집장치의 설비 규모와 배가스의 이산화탄소 양에 따라 전량 제1 열교환기(301)로 전달될 수 있으며, 기 설정된 비율에 따라 일부 흐름은 제1 열교환기(301)로 전달되고 나머지 흐름(MOut)은 제3 열교환기(303)로 전달될 수 있다.
제1 열교환기(301)에서는 탈거탑(200) 하단(S_B)에서 배출된 2차 탈거된 흡수제(LHot)와 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 배출된 1차 탈거된 흡수제(SD) 사이의 열에너지를 교환한다. 그리고 제1 열교환기(301)에서 2차 탈거된 흡수제로부터 열에너지를 교환받은 1차 탈거된 흡수제는 다시 탈거탑(200) 중단(S_M)으로 투입(MReturn)된다. 2차 탈거된 흡수제는 탈거탑(200) 하단(S_B)까지 도달하면서 탈거가 진행되어 리보일러(401)로부터 상대적으로 많은 열에너지를 공급받는 반면에, 1차 탈거된 흡수제는 중단(S_M)까지만 이동하므로 상대적으로 적은 열에너지를 공급받는다. 따라서, 제1 열교환기(301)를 통해 2차 탈거된 흡수제의 열에너지를 1차 탈거된 흡수제로 전달함으로써 열에너지를 재생한다. 그리고 제1 열교환기(301)에서 열 교환을 마친 1차 탈거된 흡수제는 흡수된 열에너지를 가진 상태로 다시 탈거탑(200) 중단(S_M)으로 주입(환류)된 후, 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 하단(S_B)으로 이동하면서 2차 탈거 공정을 통해 2차 탈거된 흡수제를 형성하며, 이때 형성된 2차 탈거된 흡수제가 탈거탑(200) 하단(S_B)으로 배출되어 제1 열교환기(301)에서 1차 탈거된 흡수제와 열교환을 수행하는 것이다.
제1 열교환기(301)에서 열교환을 수행한 2차 탈거된 흡수제(LWarm1)는 제2 열교환기(302)로 공급된다. 그리고 제2 열교환기(302)에서는 제1 열교환기(301)를 통과한 2차 탈거된 흡수제와 흡수탑(100) 하단(A_B)에서 배출된 이산화탄소가 흡수된 흡수제(RCold) 사이의 열에너지를 교환한다. 2차 탈거된 흡수제는 제1 열교환기(301)에서 1차 탈거된 흡수제와 열교환을 진행하더라도 잔여 열에너지가 존재하게 된다. 따라서, 제2 열교환기(302)를 통해 2차 탈거된 흡수제의 잔여 열에너지를 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold)로 전달하여 열에너지를 회수(재생)한다. 그리고 제2 열교환기(302)를 통과한 2차 탈거된 흡수제는 냉각기(402)에서 온도를 낮춘 후 흡수탑(100)의 상단(A_T)으로 주입(LCold)되어 흡수제를 재생하게 된다.
탈거탑(200) 중단(S_M)에서 배출된 1차 탈거된 흡수제는 제1 열교환기(301)로 전달된 흐름을 제외한 나머지 흐름이 필요에 따라 제3 열교환기(303)로 전달된다. 제3 열교환기(303)에서는 흡수탑(100) 하단(A_B)에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold) 일부와 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 전달된 1차 탈거된 흡수제 사이의 열 교환을 수행한다. 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑(200) 상단(S_T)에서 중단(S_M)으로 이동하면서 리보일러(401)로부터 공급된 열에 의해 높은 열에너지를 가진다. 따라서, 제3 열교환기(303)를 통해 열에너지를 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold)로 전달하여 온도를 낮춘 후 흡수탑(100) 중단(A_M)에 주입된다. 이와 같이, 흡수탑(100) 중단(A_M)으로 주입된 1차 탈거된 흡수제는 흡수탑(100) 상단(A_T)으로 주입되는 2차 탈거된 흡수제에 비해 더 높은 온도와 흡수된 이산화탄소 양을 가지고 있어, 흡수탑(100) 중단(A_M)에서 이산화탄소 흡수 반응 시 반응열이 낮아 냉각 요구량(Cooling Demand)를 줄일 수 있다.
상술한 내용과 같이, 본 발명에서 열통합 교환기(300)는 탈거탑(200) 하단(S_B)에서 배출된 2차 탈거된 흡수제(이산화탄소를 탈거한 흡수제)와 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 배출된 1차 탈거된 흡수제 사이의 열을 교환하는 제1 열교환기(301), 제1 열교환기(301)를 통과한 2차 탈거된 흡수제와 흡수탑(100) 하단(A_B)에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제 사이의 열을 교환하는 제2 열교환기(302) 및 탈거탑(200) 중단(S_M)에서 배출된 1차 탈거된 흡수제와 흡수탑(100) 하단(A_B)에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제 사이의 열을 교환하는 제3 열교환기(303)를 포함하고, 제1 열교환기(301)를 통과한 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑(200) 중단으로 다시 주입되고, 제3 열교환기(303)를 통과한 1차 탈거된 흡수제는 흡수탑(100) 중단(A_M)으로 주입되며, 제2 열교환기(302)를 통과한 2차 탈거된 흡수제는 흡수탑(100)의 상단(A_T)으로 주입되고, 제2 열교환기(302) 및 제3 열교환기(303)에서 열교환된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 탈거탑(200)의 상단(S_T)으로 주입되는 열통합 구조를 통해 열재생 효율을 높일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 탈거 공정을 1차 탈거 공정과 2차 탈거 공정으로 분리하여 2단계 탈거 공정을 진행하면서 1차 탈거 공정에 따른 1차 탈거된 흡수제와 2차 탈거 공정에 따른 2차 탈거된 흡수제 사이의 열교환을 통해 리보일러(401)에서 공급되는 흡수제 재생 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold)를 제2 열교환기(302) 및 제3 열교환기(303)로 분할하여 공급하며, 제1 열교환기(301), 제2 열교환기(302) 및 제3 열교환기(303)가 원하는 최소 온도차를 만족하여 최적의 에너지 회수가 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명에서는 탈거탑(200) 하단(S_B)에서 배출된 2차 탈거된 흡수제(LHot)의 잉여 열에너지가 먼저 1차 탈거된 흡수제를 통해 회수(MReturn)되고, 2차 탈거된 흡수제의 나머지 에너지는 흡수탑(100)에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RCold)를 가열(RHi1)시키는데 사용된다. 이때, 탈거탑(200) 중단에서 배출된 1차 탈거된 흡수제(SD)가 100% 탈거탑(200) 중단(S_M)으로 환류(MReturn)되는 경우, 탈거탑(200) 상단(S_T)으로 주입되는 이산화탄소를 흡수한 흡수제(RHot)의 온도는 도 1의 경우보다 낮아진다. 따라서, 본원발명은 탈거탑(200) 하단(S_B)으로 배출되는 2차 탈거된 흡수제(LHot)의 잉여 열에너지를 제1 열교환기(301) 및 제2 열교환기(302)에서 최대한 회수하면서도 개선된 온도분포가 형성되기 때문에, 탈거탑(200) 상부(S_T)의 이산화탄소(CO2) 농도는 상향될 수 있고, 리보일러(401)의 공급 열에너지는 낮아진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 상술한 바와 같이 탈거탑(200)의 이산화탄소 탈거 효율과 에너지 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 흡수탑(100)의 흡수 효율도 함께 개선한다. 도 1에 도시된 종래의 이산화탄소 포집장치에서 흡수탑으로 회수되는 재생된 흡수제(LCold)에 포함된 이산화탄소와 비교하여, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 2차 탈거된 흡수제(LCold)와 1차 탈거된 흡수제(MIn)에 이산화탄소 양이 분산되어 흡수탑(100)으로 투입된다. 이와 같은 구조를 통해 본 발명의 이산화탄소 포집장치는 이산화탄소 분리가 이미 어느 정도 진행된 1차 탈거된 흡수제(MIn)를 흡수탑(100) 중단(A_M)에 투입함으로써 탈거탑(200)의 이산화탄소 탈거(분리) 부담을 줄이고, 흡수탑(100)의 이산화탄소 흡수 과정에서 반응량을 줄임으로써 발열을 줄이고 흡수 효율을 높일 수 있다. 이와 같은 이점을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 종래의 이산화탄소 포집장치와 비교하여 흡수탑의 높이를 낮게 설계할 수 있으며 흡수탑을 냉각하는 인터쿨러의 제열량을 줄일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 후술하는 실시예 및 비교예는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치의 성능을 도 1에 따른 종래의 이산화탄소 포집장치 표준 공정과 비교하여 평가하였다. 본 실시예는 본 설명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
도 2와 같은 이산화탄소 포집장치에서 이산화탄소 흡수제로 아민계 흡수제인 MABSol(한국등록특허 제10-1549950호에 기재된 실시예 1의 흡수제)를 사용하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 성능 평가를 수행하였다. 운전 가능 영역에서 이산화탄소 로딩(CO2 Loading)은 최소 10 g-CO2/kg-solvent, 최대 130 g-CO2/kg-solvent이고, 시뮬레이션을 위한 운전조건은 다음과 같다.
(ㄱ) ABSIN 사양
유량: 2592.3 kmol/hr
몰분율 조성: yN2=0.7492, yO2=0.0656, yCO2=0.1217, yH2O=0.0635
온도: 38 degC, 압력: 105.3 kPa
(ㄴ) LCold 사양
온도: 38 degC, 압력: 105.3 kPa
(ㄷ) 흡수탑 사양
하부 압력: 105.3 kPa, 상부 압력: 101.3 kPa
베드 높이: 12 m, 베드 내경: 3.8 m, Packing: Sulzer MELLAPAKPL 752,
IC1, IC2 위치: 상부로부터 각각 4, 8 m
Rate-based 모사
(ㄹ) 탈거탑 사양
탑내 압력: 120 kPa, CO2 생산구 압력과 온도: 101.3 kPa, 40 degC
20단의 평형단으로 모사
(ㅁ) 열교환기 최소 온도차: 5 degC
(ㅂ) CO2 포집 회수율: 90%
[비교예 1]
도 1과 같은 종래의 이산화탄소 포집장치의 표준공정을 사용한 것과 후술하는 일부 구성을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 포집공정 모사를 진행하였다. 도 1에 따른 종래의 이산화탄소 포집장치의 표준공정은 흡수탑과 탈거탑의 사양이 결정되어 있을 때, 정상상태 운전을 위한 운전변수 자유도가 4이다. 여기서는 Qreb, Lean ldg (LCold의 CO2 loading), L/G (= LCold 질량유량/ ABSIN의 질량유량), QIC1+QIC2 (인터쿨러 제열량)를 가변 운전변수로 취하였으나, 90% CO2 포집을 기본조건으로, 또 IC2 위치에서 흡수제 온도를 40℃로 설정함으로써 자유도는 2가 되며, L/G와 Lean ldg 를 가변 운전변수로 설정하였다.
이때, 도 3은 비교예 1에 기재된 표준공정의 운전조건에 따른 리보일러 에너지 요구량을 나타내는 그래프로서, Lean ldg를 파라미터로, L/G의 변화에 따른 리보일러 열에너지 부하인 Qreb를 보인 것이다. Lean ldg를 30.5 이상으로 하면 더 낮은 Qreb를 얻을 수 있으나, RCold의 점도가 불필요하게 상승하여 이 범위 이상에서 계산을 수행하지 않았다. 이렇게 얻어진 운전조건 중 {Lean ldg, L/G} ={25.0, 1.8}, {25.0, 1.9}, {30.5, 1.83}의 세 경우를 택하여 제시된 열통합공정에 대입하여 에너지 효율 향상을 검토하였다.
도 2와 같은 공정을 가지는 실시예 1은 MReturn과 SD의 비가 운전 자유도에 추가된다. 따라서 선정된 세 조건인 {Lean ldg, L/G} ={25.0, 1.8}, {25.0, 1.9}, {30.5, 1.8} 각각에 대해 유량비(RR=MReturn/SD)을 변화시키며 열에너지 요구량을 계산하였다. 이때, 에너지 요구량은 다음의 세 항목에 대해 비교하였다. 첫째는 Qreb로 스팀의 응축에너지가 공급된다. 둘째는 제1 열교환기 내지 제3 열교환기의 열에너지 회수량 합(QHX1+QHX2+QHX3)은 공정 내 자체 열에너지 회수량으로 유틸리티 요구는 없지만 이 값에 의해 열교환기 면적이 결정된다. 셋째는 전체 제열량인 Qcond+QHX4+QIC1+QIC2로 냉각수 공급량과 열교환기 면적을 결정한다.
상술한 방법과 조건에서 실시예 1 및 비교예 1에 대한 가열량, 열에너지 회수량 및 제열량 측정 결과는 표 1 내지 3과 같다. 표 1 내지 표 3에서 표준공정은 비교예 1(도 1에 따른 공정 수행)에 대한 것이고, 유량비 (RR) 1.00, 0.90, 0.80 및 0.70은 MReturn/SD의 질량 유량비를 나타낸다.
여기서, 표 1은 ldg=25, L/G=1.8의 표준공정에 적용한 열통합 공정의 에너지 성능을 나타낸다.
RR 가열량
Qreb (GJ/t-CO2)		 열에너지 회수량
QHX1+QHX2+QHX3 (GJ/t-CO2)		 제열량
Qcond+QHX4+QIC1+QIC2 (GJ/t-CO2)
표준공정
(비교예1)		 2.27 2.36 2.67
1.00 1.97 2.36 2.38
0.90 2.03 2.31 2.11
0.80 2.12 2.25 1.7
0.70 2.25 2.19 1.38
표 2는 lean ldg=25, L/G=1.9의 표준공정에 적용한 열통합 공정의 에너지 성능을 나타낸다.
RR 가열량
Qreb (GJ/t-CO2)		 열에너지 회수량
QHX1+QHX2+QHX3 (GJ/t-CO2)		 제열량
Qcond+QHX4+QIC1+QIC2 (GJ/t-CO2)
표준공정
(비교예1)		 2.38 2.49 2.72
1.00 2.07 2.49 2.46
0.90 2.14 2.45 2.21
0.80 2.23 2.39 1.77
0.70 2.35 2.33 1.45
표 3은 lean ldg=30.5, L/G=1.83의 표준공정에 적용한 열통합 공정의 에너지 성능을 나타낸다.
RR 가열량
Qreb (GJ/t-CO2)		 열에너지 회수량:
QHX1+QHX2+QHX3 (GJ/t-CO2)		 제열량:
Qcond+QHX4+QIC1+QIC2 (GJ/t-CO2)
표준공정
(비교예1)		 2.14 2.36 2.75
1.00 1.80 2.36 2.33
0.90 1.88 2.32 2.30
0.80 1.96 2.26 1.96
0.70 2.08 2.19 1.56
표 1 내지 표 3을 살펴보면, 실시예 1은 모두에서 유량비 RR이 1.00일 때, 가열량(Qreb) 절감 효과가 가장 높으며, 유량비 RR이 1.00일 때의 가열량은 표준공정 대비 85% 정도인 것을 알 수 있다. 반면에 열에너지 회수량은 유량비 RR에 별다른 영향을 받지 않았는데, 이는 열교환기에서 최소온도차를 이루며 에너지 회수를 최대로 하는 것이 가능했기 때문이다. 반면, 유량비 RR에 따른 제열량의 절감이 두드러지게 나타난 것을 알 수 있다. 유량비 1에서 제열량은 표준공정에 비해 90~95%였으나, 유량비 0.7인 경우 가열량(Qreb) 절감은 미미하지만 제열량은 비교예 1의 표준공정에 비해 50~55%로 낮아진 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과를 통해 특정 유량비를 만족함으로써 에너지 효율성을 높일 수 있다. 실시예 1에서 사용한 흡수제의 경우 유량비가 0.7 미만인 값은 가열량(Qreb) 역전을 일으켜 시도하지 않았다.
[실시예 2]
이산화탄소 흡수제로 모노에탄올아민(MEA) 30wt% 흡수제를 사용하였으며, 상용 소프트웨어인 ASPEN Plus(ver.10) HYSYS를 이용하여 결과를 획득하였고, 배가스(ABSIN)에 대해 90% CO2 포집률을 적용하였으며, 흡수탑과 탈거탑의 사양은 흡수제인 MEA 30wt%에 적합하도록 조절하였고, 흡수탑 및 탈거탑 공히 rate-based 모사를 하였고, LCold의 온도 압력사양과 열교환기의 최소온도차를 포함하는 나머지 구성은 실시예 1과 동일하게 구성하였다.
[비교예 2]
도 1과 같은 표준공정을 사용한 것을 포함하여 실시예 1과 동일하게 포집공정을 수행하였다. 다만, 표준공정의 운전조건은 L/G가 1.5 ~ 2.7 사이의 조건에서 가열량(Qreb)이 제일 낮은 값을 나타내는 한 조건만을 택하고 여기에 열통합공정을 적용하였다. 선택된 운전조건은 lean ldg=59.4, L/G=2.46에서 Qreb=3.52 GJ/t-CO2이다.
후술하는 표 4는 실시예 2 및 비교예 2에 대한 가열량, 열에너지 회수량, 제열량 모사결과를 나타낸 것으로, 2개의 인터쿨러(IC)를 설치하였고, 실시예 1과 동일하게 흡수탑에서 90% CO2 포집이 이루어지도록 QIC를 조절하였다.
RR 가열량
Qreb (GJ/t-CO2)		 열에너지 회수량
QHX1+QHX2+QHX3 (GJ/t-CO2)		 제열량
Qcond+QHX4+QIC1+QIC2 (GJ/t-CO2)
표준공정 3.52 3.50 2.61
1.00 3.25 3.40 2.23
0.90 3.08 3.65 1.82
0.81 3.05 4.01 1.74
0.71 3.01 4.23 1.82
표 4에 기재된 바와 같이, 본 발명의 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는 에너지 절감효과가 분명하게 나타나는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 가열량(Qreb)은 유량비 RR이 0.71인 경우 표준공정 대비 85% 부근으로 실시예 1과 유사하게 감소함을 알 수 있다. 그러나 유량비 RR이 감소하며 절감효과가 줄어드는 실시예 1과 달리 실시예 2는 유량비 RR이 감소하면서 절감효과가 늘어남을 알 수 있다. 그리고 열에너지 회수량은 큰 폭의 변화는 아니지만 유량비가 감소하면서 열에너지 회수량이 함께 감소하는 실시예 1과 달리 실시예 2는 유량비가 감소하면서 열에너지 회수량이 증가하는 경향을 보인다. 또한, 제열량은 실시예 1과 같이 유량비 RR이 감소하면서 함께 감소하며 실시예 1에 비하여 덜 줄어든 65% 정도가 됨을 알 수 있다.
[실시예 3]
이산화탄소 흡수제로 PZ(Piperazine) 30wt%와 MDEA(Methyl diethanolamine) 19 wt%가 물과 혼합된 흡수제를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 포집공정을 수행하였다.
[비교예 3]
도 1과 같은 표준공정을 사용한 것 및 인터쿨러를 설치하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 포집공정을 수행하였다. 다만, 표준공정의 선택된 운전조건은, L/G가 1.4 ~ 1.7 사이의 조건에서 가열량(Qreb)이 제일 낮은 값을 나타내는, lean ldg =44.2, L/G=1.5에서 Qreb=3.13 GJ/t-CO2이다.
후술하는 표 5는 실시예 3과 비교예 3에 대한 가열량, 열에너지 회수량, 제열량 모사결과를 나타낸 것으로, 실시예 1, 2와는 달리 흡수탑의 내경을 조절하므로써 흡수탑에서 90% CO2 포집이 이루어지도록 하였다. 다만, 유량비에 변화에 따른 결과의 차이가 거의 없어서 유량비 RR이 1과 0.9, 0.72의 세가지 경우에 대한 결과만을 기록하였다.
RR 가열량
Qreb (GJ/t-CO2)		 열에너지 회수량
QHX1+QHX2+QHX3 (GJ/t-CO2)		 제열량
Qcond+QHX4+QIC1+QIC2 (GJ/t-CO2)
표준공정
(비교예3)		 3.13 1.46 1.26
1.00 2.81 1.51 0.89
0.9 2.90 1.59 1.04
0.72 2.86 1.79 0.96
표 5에 기재된 바와 같이, 가열량(Qreb)은 실시예 1 및 2 보다는 조금 줄어든 표준공정의 90%로 감소되었으며, 열에너지 회수량과 제열량은 실시예 2에서와 같은 경향을 보였다.
상술한 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치는, 흡수제의 종류에 따라 다소 다른 성능을 나타내지만, 표준장치에 비하여 가열량과 제열량에서 뚜렷한 감소를 보이는 것은 동일하다. 이것은 본 발명에 의해 스팀과 냉각수 요구량이 상당한 수준으로 절감되었음을 나타낸다.
이상 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
[부호의 설명]
100: 흡수탑
200: 탈거탑
300: 열통합 교환기
301: 제1 열교환기
302: 제2 열교환기
303: 제3 열교환기
401: 리보일러
402: 냉각기
403: 응축기

Claims (9)

  1. 상단으로 주입된 흡수제가 하단 방향으로 이동하면서 하단으로 주입되어 상부 방향으로 이동하는 배가스로부터 이산화탄소(CO2)를 흡수한 후, 하단으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 배출하는 흡수탑;
    상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 하단 방향으로 이동하면서 가열되어 이산화탄소의 탈거를 진행하는 탈거탑; 및
    상기 흡수탑과 상기 탈거탑 사이에서 이산화탄소가 흡수된 흡수제와 이산화탄소가 탈거된 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 열통합 교환기;
    를 포함하고,
    상기 탈거탑 상단으로 주입된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 탈거탑 상단에서 중단 방향으로 이동하면서 부분 탈거되는 1차 탈거 공정을 통해 1차 탈거된 흡수제를 형성하고, 형성된 1차 탈거된 흡수제는 탈거탑 중단으로 배출되어 상기 열통합 교환기를 거쳐 다시 탈거탑 중단과 상기 흡수탑으로 주입된 후 2차 탈거 공정을 통해 2차 탈거된 흡수제를 형성하는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열통합 교환기는,
    상기 탈거탑 하단에서 배출된 2차 탈거된 흡수제와 상기 탈거탑 중단에서 배출된 1차 탈거된 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기를 통과한 2차 탈거된 흡수제와 상기 흡수탑 하단에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 제2 열교환기; 및
    상기 탈거탑 중단에서 배출된 1차 탈거된 흡수제와 상기 흡수탑 하단에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제 사이의 열에너지를 교환하는 제3 열교환기;
    를 포함하는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 열교환기를 통과한 1차 탈거된 흡수제는 상기 탈거탑 중단으로 다시 주입되고,
    상기 제3 열교환기를 통과한 1차 탈거된 흡수제는 상기 흡수탑 중단으로 주입되는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 열교환기를 통과한 2차 탈거된 흡수제는 상기 흡수탑의 상단으로 주입되는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 열교환기 및 상기 제3 열교환기에서 열교환된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 상기 탈거탑의 상단으로 주입되는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 탈거탑 중간으로 배출된 1차 탈거된 흡수제는 기 설정된 조건에 따라 제1 열교환기 및 제3 열교환기로 분리되어 전달되는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 탈거탑 내부의 흡수제에 열을 제공하는 리보일러; 및
    상기 제2 열교환기를 통과한 2차 탈거된 흡수제를 냉각시키는 냉각기;
    를 더 포함하는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탈거탑 상단으로 배출되는 증기를 이산화탄소와 수증기로 분리하는 응축기;
    를 더 포함하는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탈거탑 하단으로 배출된 2차 탈거된 흡수제는 상기 탈거탑 중단으로 배출된 1차 탈거된 흡수제에 비해 더 낮은 농도의 이산화탄소를 가지며, 1차 탈거된 흡수제에 비해 더 높은 온도를 가지는, 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치.
PCT/KR2023/011524 2022-09-16 2023-08-04 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치 WO2024058429A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220116902A KR102564568B1 (ko) 2022-09-16 2022-09-16 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치
KR10-2022-0116902 2022-09-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024058429A1 true WO2024058429A1 (ko) 2024-03-21

Family

ID=87561261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/011524 WO2024058429A1 (ko) 2022-09-16 2023-08-04 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102564568B1 (ko)
WO (1) WO2024058429A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120007417A (ko) * 2010-07-14 2012-01-20 한국전력공사 산성가스 분리회수 장치
KR20130027191A (ko) * 2011-09-07 2013-03-15 한국전력공사 열 안정성 염 처리를 위한 산성가스 포집 시스템
KR20140038263A (ko) * 2012-09-20 2014-03-28 한국전력공사 화학적 흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수 및 탈거 장치
KR20150019394A (ko) * 2013-08-13 2015-02-25 한국전력공사 이산화탄소 분리 및 제거 장치
KR20150035170A (ko) * 2013-09-27 2015-04-06 한국전력공사 산성 가스 포집 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102398299B1 (ko) 2020-06-04 2022-05-16 서강대학교산학협력단 비수계 흡수제를 이용한 이산화탄소 포집 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120007417A (ko) * 2010-07-14 2012-01-20 한국전력공사 산성가스 분리회수 장치
KR20130027191A (ko) * 2011-09-07 2013-03-15 한국전력공사 열 안정성 염 처리를 위한 산성가스 포집 시스템
KR20140038263A (ko) * 2012-09-20 2014-03-28 한국전력공사 화학적 흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수 및 탈거 장치
KR20150019394A (ko) * 2013-08-13 2015-02-25 한국전력공사 이산화탄소 분리 및 제거 장치
KR20150035170A (ko) * 2013-09-27 2015-04-06 한국전력공사 산성 가스 포집 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102564568B1 (ko) 2023-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1551532B1 (en) Improved split flow apparatus
EP0588175B1 (en) Process for removing carbon dioxide from combustion gases
EP1334759B1 (en) Method and apparatus for recovering amine and system for removing carbon dioxide comprising the apparatus
US7906087B2 (en) Heat recovery gas absorption process
US5603908A (en) Process for removing carbon dioxide from combustion gases
JP5881617B2 (ja) 二酸化炭素捕捉プロセス用の水洗法及びシステム
WO2014196757A1 (ko) 감압 및 상 분리를 이용하여 현열 회수 효율을 개선한 이산화탄소 분리장치
US8906149B1 (en) System for CO2 capture with improved stripper performance
US4798910A (en) Process sequencing for amine regeneration
KR20100022971A (ko) 가스 흐름으로부터 가스 성분을 회수하기 위한 방법 및 흡착 조성물
WO2017039131A1 (ko) 산성가스 포집 시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
WO2018048032A1 (ko) 코크스 오븐 가스 정제 방법 및 정체 장치
CA2856293C (en) Direct reduced iron manufacturing system
WO2024058429A1 (ko) 열통합 구조를 이용한 이산화탄소 포집장치
WO2023050701A1 (zh) 用于焦化厂烟气的低温脱硫脱硝方法和系统
WO2019164081A1 (ko) 이산화탄소 흡수제와 이를 이용한 이산화탄소의 분리방법
CN1546459A (zh) 再生塔热量回收方法
WO2015102136A1 (ko) 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법
WO2020022606A1 (ko) 산성가스 포집 장치 및 이를 이용한 산성가스 포집 방법
WO2023068280A1 (ja) Ｃｏ２回収システム及びｃｏ２回収方法
WO2014104790A1 (ko) 니트릴 관능기를 가진 아민계 이산화탄소 흡수제와 이를 이용한 이산화탄소 흡수방법 및 분리방법
KR20230149559A (ko) 열교환 최적화를 통한 산성가스 포집 시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집 방법
CN115581994A (zh) 一种碳捕集系统稳定吸收控制系统及其方法
WO2019039687A1 (ko) 산성가스 포집 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23865729

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1