KR101427803B1 - Absorption equilibrium test apparatus of absorbent for remove of multi-component(co２, h２s) from syngas and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성 가스에 포함된 지구온난화가스인 이산화탄소와 가스터빈 등 장치에 부식을 야기하는 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(absorbent)의 흡수정도를 시험할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 장치는, 외부로부터 공급되는 예열 공기로 인해 일정온도를 유지하는 공기 항온조와; 상기 공기 항온조 내부에 설치되고, 외부로부터 흡수용액의 흡수평형시험에 사용되는 혼합가스를 저장하는 저장조와; 상기 공기 항온조 내부에 설치되고, 외부로부터 상기 흡수용액을 공급받고, 상기 저장조에 저장된 혼합 가스로부터 이산화탄소 및 황화수소를 공급받아 상기 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수제의 흡수반응 평형시험을 수행하는 흡수 반응조를 포함할 수 있다.The present invention relates to an absorbent for absorbing / separating hydrogen sulfide which causes corrosion in devices such as carbon dioxide and gas turbines, which are global warming gases contained in syngas generated by gasification of fossil fuels (for example, coal, waste) The absorbing equilibrium test apparatus for an absorbent according to an embodiment of the present invention includes an air thermostat which maintains a predetermined temperature due to preheated air supplied from the outside, ; A storage tank installed inside the air thermostat and storing a mixed gas used for absorption balance test of the absorption solution from the outside; And an absorption reaction tank installed in the air thermostatic chamber and performing an absorption reaction equilibrium test of the absorbent supplied with the absorbing solution from the outside and absorbing carbon dioxide and hydrogen sulfide by receiving carbon dioxide and hydrogen sulfide from the mixed gas stored in the storage tank can do.

Figure R1020120034619
Figure R1020120034619

Description

합성가스로부터 이산화탄소 및 황화수소 제거를 위한 흡수용액의 다 성분 동시 흡수평형 시험 장치 및 그 방법{ABSORPTION EQUILIBRIUM TEST APPARATUS OF ABSORBENT FOR REMOVE OF MULTI-COMPONENT(CO２, H２S) FROM SYNGAS AND METHOD THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a multi-component simultaneous absorption equilibrium test apparatus for absorbing solution for removing carbon dioxide and hydrogen sulfide from a syngas,

본 명세서는 합성가스로부터 이산화탄소 및 황화수소 제거를 위한 흡수용액의 흡수평형 시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an absorption balance testing apparatus and method for absorbing solution for removing carbon dioxide and hydrogen sulfide from syngas.

일반적으로, 이산화탄소 흡수/분리용 흡수용액의 열화정도(열화 생성물, 열화정도)를 측정하기 위한 흡수제 흡수 평형 시험은 연소배가스 혹은 합성가스에 포함된 이산화탄소를 흡수/분리하기 위한 흡수용액의 개발에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 따라서, 연소배가스 또는 합성가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리하기 위한 흡수용액의 개발을 위하여, 흡수용액의 흡수정도를 측정할 필요가 있다. 종래 기술에 따른 연소가스로부터 이산화탄소 제거를 위한 흡수용액의 흡수평형 시험방법 및 그 장치는 한국 특허 출원 번호 출원번호 10-2007-0055823에도 개시되어 있다.In general, in the development of an absorption solution for absorbing / separating carbon dioxide contained in a combustion gas or a syngas, the absorbent absorption balance test for measuring the degree of deterioration (deterioration product, deterioration degree) of the absorption solution for carbon dioxide absorption / It is very important. Therefore, in order to develop an absorption solution for absorbing / separating carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the combustion gas or syngas, it is necessary to measure the degree of absorption of the absorption solution. The absorption balance test method and apparatus for absorbing solution for removing carbon dioxide from combustion gas according to the prior art are disclosed in Korean Patent Application No. 10-2007-0055823.

본 명세서는 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성가스에 포함된 지구 온난화 가스인 이산화탄소와 가스터빈 등 장치에 부식을 야기하는 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(absorbent)의 흡수정도를 시험함으로써, 이산화탄소의 배출의 감축 및 황화수소를 제거 처리할 수 있는 다 성분 동시 흡수평형 시험 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to an absorbent for absorbing / separating hydrogen sulfide which causes corrosion in devices such as carbon dioxide and gas turbines, which are global warming gases contained in syngas generated by gasification of fossil fuels (for example, coal, waste) The present invention also provides a multi-component simultaneous absorption equilibrium test apparatus capable of reducing the emission of carbon dioxide and removing hydrogen sulfide by testing the degree of absorption of the hydrogen sulfide.

본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 장치는, 외부로부터 공급되는 예열 공기로 인해 일정온도를 유지하는 공기 항온조와; 상기 공기 항온조 내부에 설치되고, 외부로부터 흡수용액의 흡수평형시험에 사용되는 혼합가스를 저장하는 저장조와; 상기 공기 항온조 내부에 설치되고, 외부로부터 상기 흡수용액을 공급받고, 상기 저장조에 저장된 혼합 가스로부터 이산화탄소 및 황화수소를 공급받아 상기 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수제의 흡수반응 평형시험을 수행하는 흡수 반응조와; 상기 흡수 반응조 내의 압력과 온도를 실시간 측정함으로써 상기 혼합 가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수용액의 흡수평형 시험을 수행하는 데이터 처리기와; 상기 흡수 반응조 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간 검출하고, 상기 검출된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값과 상기 흡수 반응조 내에 최초 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값을 서로 비교함으로써 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수용액에 흡수되는 정도를 실시간 측정하는 가스 분석기를 포함할 수 있다. The absorption equilibrium test apparatus for an absorbent according to an embodiment disclosed herein includes an air thermostat which maintains a constant temperature due to preheated air supplied from the outside; A storage tank installed inside the air thermostat and storing a mixed gas used for absorption balance test of the absorption solution from the outside; An absorptive reaction tank installed in the air thermostatic chamber and adapted to perform an absorption reaction equilibrium test of the absorbent supplied with the absorbing solution from the outside and absorbing carbon dioxide and hydrogen sulfide by receiving carbon dioxide and hydrogen sulfide from the mixed gas stored in the storage tank; A data processor for performing an absorption equilibrium test of an absorption solution for absorbing carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the mixed gas by real-time measurement of pressure and temperature in the absorption reaction vessel; The concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied to the absorption reaction tank is compared with the concentration value of carbon dioxide and hydrogen sulfide originally supplied to the absorption reaction tank by comparing the concentration values of the detected carbon dioxide and hydrogen sulfide with the values of the concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide originally supplied to the absorption reaction tank, And a gas analyzer for real-time measuring the degree of absorption into the solution.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 공기 항온조와 흡수 반응조의 흡수평형시험에 요구된 온도가 유지되면, 상기 혼합 가스 및 상기 흡수용액을 혼합하는 혼합기를 더 포함할 수 있다. As an example related to the present specification, when the temperature required for the absorption equilibrium test of the air thermostat and the absorption tank is maintained, a mixer for mixing the mixture gas and the absorption solution may be further included.

본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 방법은, 공기 항온조의 온도를 상승시키는 단계와; 혼합가스를 저장하는 저장조와 흡수 반응조에 질소를 공급하여 다른 반응물질이 침투하지 않도록 정제하는 단계와; 상기 저장조에 이산화탄소 및 황화 수소를 일정압력으로 충전하는 단계와; 상기 흡수 반응조에 요구된 양의 흡수용액을 채우는 단계와; 상기 공기 항온조의 온도를 시험에 적당한 온도까지 재차 상승시키는 단계와; 혼합기를 이용하여 상기 흡수 반응조 내의 흡수용액을 저어주는 단계와; 상기 저장조로부터 이산화탄소 및 황화수소가 상기 흡수 반응조로 공급되는 단계와; 상기 저장조에 저장된 이산화탄소 및 황화수소를 상기 흡수 반응조에 미리결정된 농도만큼 공급하는 단계와; 상기 흡수 반응조 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간 검출하는 단계와; 상기 검출된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값과 상기 흡수 반응조 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값을 서로 비교함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소 및 황화소소의 농도를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.A method for testing absorption balance of an absorbent according to an embodiment disclosed herein includes the steps of raising the temperature of an air thermostat; Supplying nitrogen to the storage tank for storing the mixed gas and the absorption reaction tank so that the other reaction materials are not infiltrated; Filling the reservoir with a predetermined pressure of carbon dioxide and hydrogen sulfide; Filling the absorption tank with the required amount of absorption liquid; Raising the temperature of the air thermostat to a temperature suitable for the test; Stirring the absorption liquid in the absorption tank with a mixer; Supplying carbon dioxide and hydrogen sulfide from the storage tank to the absorption tank; Supplying carbon dioxide and hydrogen sulfide stored in the storage tank to the absorption tank at a predetermined concentration; Detecting in real time the concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied into the absorption reaction tank; And comparing the concentration values of the detected carbon dioxide and hydrogen sulfide with the concentration values of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied to the absorption reaction tank to detect concentrations of carbon dioxide and sulfide absorbed in the absorbent.

본 발명의 실시예에 따른 흡수평형 시험 장치 및 그 방법은, 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성가스에 포함된 지구 온난화 가스인 이산화탄소와 가스터빈 등 장치에 부식을 야기하는 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(absorbent)의 흡수정도를 시험함으로써, 이산화탄소의 배출의 감축 및 황화수소를 제거 처리할 수 있는 효과가 있으며, 합성가스 중의 다 성분 가스(CO2, H2S)의 흡수정도를 실시간으로 측정할 수 있는 효과도 있다.The absorption equilibrium test apparatus and method according to the embodiment of the present invention cause corrosion of the apparatus such as carbon dioxide and gas turbine, which are the global warming gases contained in the syngas generated by gasifying fossil fuel (for example, coal, waste) (CO 2 , H 2 , and the like) in the syngas can be obtained by examining the degree of absorption of the absorbent used for absorbing / separating the hydrogen sulfide, S) can be measured in real time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형(흡수반응평형) 시험장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 방법을 나타낸 흐름도 이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an absorption equilibrium (absorption reaction equilibrium) testing apparatus of an absorbent according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a flow chart illustrating a method for testing absorption balance of an absorbent according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 혼합가스(합성 가스)에 포함된 지구 온난화 가스인 이산화탄소와 각종 장치를 부식시키는 황화수소를 흡수/분리(제거)하기 위하여 사용되는 흡수제(absorbent)의 흡수정도를 시험할 수 있는 흡수평형 시험 장치 및 그 방법을 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a method for absorbing / separating (removing) carbon dioxide, which is a global warming gas contained in a mixed gas (synthetic gas) generated by gasifying fossil fuel (for example, coal and waste) An absorption equilibrium test apparatus and method for testing the degree of absorption of an absorbent will be described with reference to Figs. 1 to 2. Fig.

본 발명의 실시예에 따라 혼합가스로부터 이산화탄소 및 황화수소를 흡수/분리(제거)를 위한 흡수용액의 흡수평형 시험 장치는, 혼합가스(합성 가스)에 포함된 이산화탄소와 황화수소를 동시에 선택적으로 흡수하는 정도(흡수율, 흡수속도)를 시험할 수 있는 흡수 평형 장치이다. 상기 혼합 가스는 가스화 조건에 따라 차이가 있지만 대부분의 경우 CO2가 5~8%내외로 조성되고, 그 밖에 CH4, CO, H2, N2 등으로 이루어질 수 있다. 그러나. 가스화 연료 중에 황 성분이 황화수소(H2S) 형태로 배출된다. 상기 황화수소는 가스터빈 등의 부식을 야기할 뿐 만 아니라 많은 다른 물질과 혼합되면, 각종 장치에 악영향을 끼치므로 제거되어야 한다. According to the embodiment of the present invention, the absorption equilibrium test apparatus for absorbing / separating (removing) carbon dioxide and hydrogen sulfide from a mixed gas is capable of simultaneously absorbing both carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in a mixed gas (Absorption rate, absorption rate). In most cases, the mixed gas has a CO 2 of about 5 to 8%, and CH 4 , CO, H 2 , N 2 And the like. But. In the gasified fuel, the sulfur component is discharged in the form of hydrogen sulfide (H 2 S). The hydrogen sulfide not only causes corrosion of the gas turbine and the like but also has a bad influence on various apparatuses when it is mixed with many other materials.

본 발명은 이산화탄소와 황화수소를 동시에 흡수/분리(제거)할 수 있는 흡수제의 흡수성능을 알아볼 수 있는 흡수평형시험 장치를 흡수제에 흡수된 이산화탄소가 탈거될 수 있는 온도로 유지시킬 수 있고, 약 20기압의 압력까지 유지한 상태에서 흡수평형시험이 가능하게 하는 장치이다.The present invention can maintain an absorption equilibrium test apparatus capable of detecting the absorption performance of an absorbent capable of simultaneously absorbing / separating (removing) carbon dioxide and hydrogen sulfide at a temperature at which carbon dioxide absorbed in the absorbent can be removed, And the absorption equilibrium test can be carried out in a state where the pressure is maintained at a pressure equal to or higher than a predetermined pressure.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형(흡수반응평형) 시험장치의 구성을 나타낸 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an absorption equilibrium (absorption reaction equilibrium) testing apparatus of an absorbent according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 장치는, 외부로부터 공급되는 예열 공기로 인해 일정온도를 유지하는 공기 항온조(1)와; 상기 공기 항온조(1) 내부에 설치되고, 외부로부터 흡수용액(흡수제)의 흡수평형시험에 사용되는 혼합가스(이산화탄소, 황화수소, 질소)를 저장하는 저장조(Reserver)(2); 및 상기 공기 항온조(1) 내부에 설치되고, 외부로부터 상기 흡수용액을 공급받고, 상기 저장조(2)에 저장된 혼합 가스로부터 이산화탄소 및 황화수소를 공급받아 상기 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수제의 흡수반응 평형시험을 수행하는 흡수 반응조(3)를 포함한다. 상기 흡수 반응조(3)에 공급되는 혼합가스의 양(또는 농도) 및 흡수제의 양은 미리 결정된다. As shown in FIG. 1, an absorption equilibrium test apparatus for an absorbent according to an embodiment of the present invention includes: an air thermostat 1 for maintaining a predetermined temperature by preheated air supplied from the outside; A reservoir (2) installed in the air thermostat (1) for storing a mixed gas (carbon dioxide, hydrogen sulfide, nitrogen) used for absorption balance test of absorbing solution (absorbent) from the outside; And an absorption reaction equilibrium test (hereinafter referred to as an absorption reaction equilibrium test) of an absorbent which is installed in the air thermostat tank 1 and receives the absorbing solution from the outside and absorbs carbon dioxide and hydrogen sulfide by receiving carbon dioxide and hydrogen sulfide from the mixed gas stored in the storage tank 2 (3). The amount (or concentration) of the mixed gas supplied to the absorption reaction tank 3 and the amount of the absorbent are predetermined.

상기 흡수 반응조(3) 내의 압력(P)과 온도(T)를 실시간 측정함으로써 상기 혼합 가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수용액의 흡수평형 시험을 수행하는 데이터 처리기(12)와, 상기 흡수 반응조(3) 내의 다성분가스(이산화탄소와 황화수소)의 흡수상태를 분석하기 위한 가스 분석기(13)를 포함한다.A data processor 12 for performing an absorption equilibrium test of an absorption solution for absorbing carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the mixed gas by measuring the pressure P and the temperature T in the absorption reaction tank 3 in real time, And a gas analyzer 13 for analyzing the absorption state of the multi-component gas (carbon dioxide and hydrogen sulfide) in the reaction tank 3.

상기 가스 분석기(13)는 상기 흡수 반응조(3) 내의 이산화탄소와 황화수소가 흡수제에 흡수되는 정도를 실시간 측정한다. 예를 들면, 상기 가스 분석기(13)는, 이산화탄소와 황화수소의 농도(또는 양)를 실시간 검출하고, 상기 검출된 이산화탄소의 농도(또는 양)와 상기 흡수 반응조(3) 내에 최초 공급된 이산화탄소의 농도(또는 양)를 서로 비교함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소의 농도(또는 양)를 검출하고, 동시에 상기 검출된 황화수소의 농도(또는 양)와 상기 흡수 반응조(3) 내에 최초 공급된 황화수소의 농도(또는 양)를 서로 비교함으로써 상기 흡수제에 흡수된 황화수소의 농도(또는 양)를 검출한다. 즉, 상기 가스 분석기(13)는 상기 흡수 반응조(3)에 공급된 이산화탄소의 농도 값에서 상기 검출된 이산화탄소의 농도 값을 감산함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소의 농도를 검출할 수 있다. 또한, 상기 가스 분석기(13)는 상기 흡수 반응조(3)에 공급된 황화수소의 농도 값에서 상기 검출된 황화수소의 농도 값을 감산함으로써 상기 흡수제에 흡수된 황화수소의 농도를 검출할 수 있다. The gas analyzer 13 measures in real time the degree of absorption of carbon dioxide and hydrogen sulfide in the absorbing reactor 3 by the absorbent. For example, the gas analyzer 13 detects in real time the concentration (or amount) of carbon dioxide and hydrogen sulfide, and detects the concentration (or amount) of the detected carbon dioxide and the concentration of the carbon dioxide initially supplied into the absorption reaction tank 3 (Or amount) of carbon dioxide absorbed in the absorbent by comparing the concentration (or the amount) of the hydrogen sulfide originally supplied to the absorption tank 3 with the concentration (or amount) of the hydrogen sulfide absorbed in the absorption tank 3 (Or amount) of the hydrogen sulfide adsorbed by the absorbent is detected by comparing the amount of the hydrogen sulfide absorbed with the absorbent. That is, the gas analyzer 13 can detect the concentration of carbon dioxide absorbed in the absorbent by subtracting the concentration value of the detected carbon dioxide from the concentration value of the carbon dioxide supplied to the absorption reaction tank 3. The gas analyzer 13 can detect the concentration of hydrogen sulfide absorbed in the absorbent by subtracting the concentration value of the detected hydrogen sulfide from the concentration value of the hydrogen sulfide supplied to the absorption reaction tank 3.

상기 가스 분석기(13)는, 상기 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간으로 검출하거나, 상기 혼합 가스(이산화탄소 및 황화수소)가 상기 흡수제에 흡수되어 상기 흡수제가 포화 상태일 때(예를 들면, 흡수제가 이산화탄소와 황화수소를 더 이상 흡수할 수 없는 포화상태에 이를 때) 상기 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 검출할 수도 있다. The gas analyzer 13 detects the concentration of the carbon dioxide and hydrogen sulfide in real time or when the gas mixture (carbon dioxide and hydrogen sulfide) is absorbed by the absorbent and the absorbent is saturated (for example, The concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide can be detected when the hydrogen sulfide reaches a saturated state in which hydrogen sulfide can no longer be absorbed).

상기 흡수평형시험을 위한 모든 반응은 공기 항온조(1) 내부에서 이루어지고, 기계적인 동작이나 수동작은 공기항온조(1)의 외부에서 수행하게 함으로써 고압 및 고온상태에서 흡수평형시험이 가능하다. All the reactions for the absorption equilibrium test are carried out inside the air chamber 1, and the absorption equilibrium test is possible under high pressure and high temperature conditions by performing the operation either outside of the mechanical small operation or the manual small air chamber 1.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 방법을 도 1 내지 도2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the absorption balance test method of the absorbent according to the embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 2. Fig.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 방법을 나타낸 흐름도 이다. 2 is a flow chart illustrating a method for testing absorption balance of an absorbent according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 흡수제의 흡수평형 시험 방법은, 공기 항온조의 온도를 상승시키는 단계와; 혼합가스를 저장하는 저장조와 흡수 반응조에 질소를 공급하여 다른 반응물질이 침투하지 않도록 정제하는 단계와; 상기 저장조에 이산화탄소 및 황화 수소를 일정압력으로 충전하는 단계와; 상기 흡수 반응조에 요구된 양의 흡수용액을 채우는 단계와; 상기 공기 항온조의 온도를 시험에 적당한 온도까지 재차 상승시키는 단계와; 혼합기를 이용하여 상기 흡수 반응조 내의 흡수용액을 저어주는 단계와; 상기 저장조에 저장된 이산화탄소 및 황화수소를 상기 흡수 반응조에 미리결정된 양(또는 농도)만큼 공급하는 단계와; 상기 흡수 반응조(1) 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간 검출하는 단계와; 상기 검출된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값과 상기 흡수 반응조(1) 내에 최초 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값을 서로 비교함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소 및 황화소소의 농도(또는 양)를 검출하는 단계를 포함한다.A method for testing absorption balance of an absorbent according to an embodiment of the present invention includes: a step of raising the temperature of an air thermostat; Supplying nitrogen to the storage tank for storing the mixed gas and the absorption reaction tank so that the other reaction materials are not infiltrated; Filling the reservoir with a predetermined pressure of carbon dioxide and hydrogen sulfide; Filling the absorption tank with the required amount of absorption liquid; Raising the temperature of the air thermostat to a temperature suitable for the test; Stirring the absorption liquid in the absorption tank with a mixer; Supplying a predetermined amount (or concentration) of carbon dioxide and hydrogen sulfide stored in the storage tank to the absorption tank; Detecting in real time the concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied into the absorption reaction tank (1); (Or amount) of carbon dioxide and sulfide absorbed in the absorbent by comparing the concentration values of the detected carbon dioxide and hydrogen sulfide with the concentration values of carbon dioxide and hydrogen sulfide initially supplied to the absorption reaction tank 1 .

먼저, 상기 공기 항온조(1)의 하부에 위치한 공기 송풍기(5)에서 발생한 공기를 전기 히터(6)를 거쳐 공기 항온조(1)에 공급함으로써 공기 항온조(1)의 온도가 흡수평형시험에 적당한 온도까지 상승하도록 상기 공기 항온조(1)의 온도를 상승시킨다(S11). 예를 들면, 상기 전기 히터(6)를 거쳐 공급된 공기(예열된 공기)는 상기 공기 항온조(1)의 외벽에 부착된 공기흐름 부분 억제용 철편에 의하여 난류를 일으키면서 상기 공기 항온조(1) 내부의 온도를 일정하게 한다. 이때, 상기 공기 항온조(1)의 상단에 위치한 공기배출구(16)를 통해 공기의 배출량을 조절하고, 공기흐름을 부분적으로 억제하는 철편으로 난류를 발생하게 함으로서 짧은 시간 내에 공기 항온조(1)의 온도가 상승하도록 하고, 일정하게 유지할 수 있도록 한다. The air generated in the air blower 5 located at the lower portion of the air thermostat 1 is supplied to the air thermostat 1 through the electric heater 6 so that the temperature of the air thermostat 1 is adjusted to a temperature suitable for the absorption equilibrium test The temperature of the air thermostat bath 1 is raised so as to increase the temperature of the air bath 1 (S11). For example, the air (preheated air) supplied through the electric heater 6 is supplied to the air chamber 1 while causing turbulence by the air flow portion inhibiting iron piece attached to the outer wall of the air thermostat 1, Keep internal temperature constant. At this time, the discharge amount of the air is adjusted through the air outlet 16 located at the upper end of the air thermostat 1 and the turbulence is generated by the iron piece which partially suppresses the air flow, so that the temperature of the air thermostat 1 So that it can be kept constant.

이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소 공급 밸브(8)와 황화수소를 공급하기 위한 황화수소 공급 밸브(9)를 열어 상기 공기 항온조(1) 내의 저장조(2)에 이산화탄소 및 황화수소를 저장한다. 상기 이산화탄소 및 황화수소는 각각 서브 저장조(H2S, CO2)에 저장된 후 가스 공급 조절변(throttle valve)(17)에 의해 조절되어 상기 저장조(2)에 흡수평형시험에 필요한 압력으로 충전될 수도 있다. A carbon dioxide supply valve 8 for supplying carbon dioxide and a hydrogen sulfide supply valve 9 for supplying hydrogen sulfide are opened to store carbon dioxide and hydrogen sulfide in the storage tank 2 in the air thermostatic chamber 1. The carbon dioxide and hydrogen sulfide may be stored in the sub-reservoirs (H 2 S, CO 2 ) and then regulated by the gas supply throttle valve 17 to be charged to the reservoir 2 at the pressure required for the absorption equilibrium test have.

질소를 공급하기 위한 질소 공급 밸브(7)를 통해 질소를 상기 저장조(2)와 흡수 반응조(3)에 공급함으로써 다른 반응물질이 상기 저장조(2)와 흡수 반응조(3)에 투입되지 않도록 정제한다. Nitrogen is supplied to the storage tank 2 and the absorption tank 3 through a nitrogen supply valve 7 for supplying nitrogen so that other reactants are not injected into the storage tank 2 and the absorption tank 3 .

흡수제(흡수용액) 정량 펌프(11)를 가동시켜 흡수평형시험에 필요한 양의 흡수제를 상기 흡수 반응조(3)에 공급한다(S12). 이때, 상기 흡수제는 이산화탄소와 황화수소를 동시에 선택적으로 흡수하는 물질로서 외부에 설치된 용기로부터 이송될 수 있다. The absorbing agent (absorbing solution) metering pump 11 is operated to supply the absorbing agent in an amount required for the absorption equilibrium test to the absorbing tank 3 (S12). At this time, the absorbent can be transported from an external container as a substance that selectively absorbs carbon dioxide and hydrogen sulfide at the same time.

상기 공기 항온조(1)와 흡수 반응조(3)의 흡수평형시험에 적당한 온도가 유지되면, 가스 및 흡수용액을 혼합하는 혼합기(마그네틱 전동기가 부착된 혼합기(4)를 작동하여 상기 흡수 반응조(3) 내의 흡수제(흡수용액)을 저어준다. When a temperature suitable for the absorption equilibrium test of the air thermostatic chamber 1 and the absorption reaction tank 3 is maintained, a mixer (a mixer 4 equipped with a magnetic motor is operated to mix the gas and the absorption solution) (Absorbing solution) in the tank.

혼합가스 공급밸브(10)를 열어 저장조(2)에 저장된 혼합가스(이산화탄소, 황화수소, 질소)를 흡수 반응조(3)에 미리결정된 농도(또는 양)만큼 공급한다(S13). 이때, 흡수평형시험 초기조건에 적당한 흡수 반응조(3)의 내부 압력(혼합가스)을 유지한다. 이때부터 흡수평형시험이 시작되어 혼합가스가 흡수제에 흡수된다. 상기 흡수 반응조(3)의 온도(T)와 압력(P)이 유지된 상태에서 혼합가스 순환펌프(14)를 작동한다. 상기 혼합가스 순환 펌프(14)를 작동시켜 혼합가스를 계속적으로 순환시키게 되면, 가스 분기변(장치)(15)는 가스 분석기(13)에서 가스 분석에 필요한 양만큼 추출하여 가스 분석기(13)에 인가하고, 상기 가스 분석기(13)는 상기 인가된 이산화탄소와 황화수소가 흡수제에 흡수되는 정도를 실시간으로 측정하고, 데이터 처리기(12)는 실시간으로 흡수 반응조(3) 내의 압력과 온도를 측정함으로써 혼합가스(이산화탄소와 황화수소)의 흡수평형시험을 수행한다.The mixed gas supply valve 10 is opened to supply the mixed gas (carbon dioxide, hydrogen sulfide, nitrogen) stored in the storage tank 2 to the absorption reaction tank 3 at a predetermined concentration (or amount) (S13). At this time, the internal pressure (mixed gas) of the absorption reaction tank 3 suitable for the initial conditions of the absorption equilibrium test is maintained. From this point, the absorption equilibrium test is started and the mixed gas is absorbed by the absorbent. The mixed gas circulation pump 14 is operated while the temperature T and the pressure P of the absorption reaction tank 3 are maintained. When the mixed gas circulation pump 14 is operated to continuously circulate the mixed gas, the gas splitter 15 extracts an amount required for the gas analysis in the gas analyzer 13 and supplies the extracted gas to the gas analyzer 13 The gas analyzer 13 measures in real time the degree to which the applied carbon dioxide and hydrogen sulfide are absorbed by the absorbent in real time and the data processor 12 measures the pressure and temperature in the absorption tank 3 in real time, (Carbon dioxide and hydrogen sulfide).

예를 들면, 상기 가스 분석기(13)는, 이산화탄소와 황화수소의 농도(또는 양)를 실시간 검출하고(S14), 상기 검출된 이산화탄소의 농도(또는 양)와 상기 흡수 반응조(1) 내에 최초 공급된 이산화탄소의 농도(또는 양)를 서로 비교함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소의 농도(또는 양)를 검출하고, 동시에 상기 검출된 황화수소의 농도(또는 양)와 상기 흡수 반응조(1) 내에 최초 공급된 황화수소의 농도(또는 양)를 서로 비교함으로써(S15) 상기 흡수제에 흡수된 황화수소의 농도(또는 양)를 검출한다(S16). 즉, 상기 가스 분석기(13)는 상기 흡수 반응조(3)에 최초 공급된 이산화탄소의 농도 값에서 상기 검출된 이산화탄소의 농도 값을 감산함으로써 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소의 농도를 검출할 수 있다. 또한, 상기 가스 분석기(13)는 상기 흡수 반응조(3)에 공급된 황화수소의 농도 값에서 상기 검출된 황화수소의 농도 값을 감산함으로써 상기 흡수제에 흡수된 황화수소의 농도를 검출할 수 있다. For example, the gas analyzer 13 detects the concentration (or amount) of carbon dioxide and hydrogen sulfide in real time (S14), and detects the concentration (or amount) of the detected carbon dioxide and the concentration (Or amount) of carbon dioxide absorbed in the absorbent by comparing the concentration (or the amount) of carbon dioxide with the concentration (or amount) of carbon dioxide in the absorption tank 1, (Or the amount) of the hydrogen sulfide absorbed by the absorbent is detected by comparing the concentration (or the amount) of the absorbent (S15) (S16). That is, the gas analyzer 13 can detect the concentration of carbon dioxide absorbed in the absorbent by subtracting the concentration value of the detected carbon dioxide from the concentration value of the carbon dioxide initially supplied to the absorption reaction tank 3. The gas analyzer 13 can detect the concentration of hydrogen sulfide absorbed in the absorbent by subtracting the concentration value of the detected hydrogen sulfide from the concentration value of the hydrogen sulfide supplied to the absorption reaction tank 3.

상기 가스 분석기(13)는, 상기 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간으로 검출하거나, 상기 혼합 가스(이산화탄소 및 황화수소)가 상기 흡수제에 흡수되어 상기 흡수제가 포화 상태일 때(예를 들면, 흡수제가 이산화탄소와 황화수소를 더 이상 흡수할 수 없는 포화상태에 이를 때) 상기 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 검출할 수도 있다. The gas analyzer 13 detects the concentration of the carbon dioxide and hydrogen sulfide in real time or when the gas mixture (carbon dioxide and hydrogen sulfide) is absorbed by the absorbent and the absorbent is saturated (for example, The concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide can be detected when the hydrogen sulfide reaches a saturated state in which hydrogen sulfide can no longer be absorbed).

잔존 물질 배출구(18)는 상기 흡수 반응조(3)에 잔존하는 물질(가스)을 배출한다. 상기 잔존 물질 배출구(18)는 상기 서브 저장조에 잔존하는 이산화탄소 및 황화수소를 배출할 수도 있다. The remaining material discharge port 18 discharges the material (gas) remaining in the absorption reaction tank 3. The remaining material discharge port 18 may discharge the remaining carbon dioxide and hydrogen sulfide in the sub-storage tank.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 흡수평형 시험 장치 및 그 방법은, 화석연료(예를 들면, 석탄, 폐기물)를 가스화함으로써 발생한 합성 가스에 포함된 지구온난화가스인 이산화탄소와 가스터빈 등 장치에 부식을 야기하는 황화수소를 흡수/분리하기 위하여 사용되는 흡수제(absorbent)의 흡수정도를 시험함으로써, 이산화탄소의 배출의 감축 및 황화수소를 제거 처리할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 흡수평형 시험 장치 및 그 방법은, 공기 항온조 안에 저장조와 흡수 반응조를 설치하여 공기 항온조 하부에 설치된 전기히터를 통해 공기를 공급함으로서 흡수반응시험에 필요한 온도를 단시간 내에 조절 할 수 있고, 공기항온조의 외부에 설치된 가스공급밸브를 필요에 따라 조작함으로써, 저장조 내의 혼합가스를 흡수반응조로 어떤 고압조건에서도 용이하게 공급할 수 있고, 이로 인해 고온과 고압상태에서 이산화탄소 및 황화수소의 흡수평형시험이 가능하다.Industrial Applicability As described above, the absorption equilibrium test apparatus and method according to the embodiment of the present invention can reduce the amount of carbon dioxide and the gas turbine contained in the syngas generated by gasifying fossil fuel (for example, coal, waste) Reduction of carbon dioxide emissions and removal of hydrogen sulphide can be achieved by testing the degree of absorption of the absorbent used to absorb and / or isolate the hydrogen sulfide that causes corrosion in the backing device. For example, in the absorption equilibrium test apparatus and method according to the embodiment of the present invention, a storage tank and an absorption reaction tank are installed in an air thermostat, and air is supplied through an electric heater provided under the air thermostat, The mixed gas in the storage tank can be easily supplied to the absorption reaction tank under any high pressure condition by operating the gas supply valve provided outside the air thermostat in a short time, Absorption equilibrium test of hydrogen sulfide is possible.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

1: 공기 항온조 2: 저장조
3: 흡수 반응조 4: 혼합기
5: 공기 송풍기 6: 전기히터
7: 질소 공급구 8: 이산화탄소 공급구
9: 황화수소 공급구 10: 혼합가스 공급밸브
11: 흡수용액 정량펌프 12: 데이터 처리기
13: 가스 분석기 14: 혼합 가스 순환 팬(Fan)
15: 가스 분기변 16: 공기 배출구
17: 가스 공급 조절변 18: 잔존 물질 배출구1: air thermostat 2: storage tank
3: Absorbing bath 4: Mixer
5: air blower 6: electric heater
7: nitrogen supply port 8: carbon dioxide supply port
9: hydrogen sulfide supply port 10: mixed gas supply valve
11: Absorption solution metering pump 12: Data processor
13: Gas analyzer 14: Mixed gas circulation fan
15: gas branch 16: air outlet
17: Gas supply control side 18: Residual material outlet

Claims (3)

외부로부터 공급되는 예열 공기로 인해 일정온도를 유지하는 공기 항온조와;
상기 공기 항온조 내부에 설치되고, 외부로부터 흡수용액의 흡수평형시험에 사용되는 다성분 가스 각각을 저장하는 서브 저장조 및 이들 다성분 가스가 혼합된 혼합가스를 저장하는 혼합가스 저장조와;
상기 공기 항온조 내부에 설치되고, 외부로부터 상기 흡수용액을 공급받고, 상기 저장조에 저장된 혼합 가스로부터 이산화탄소 및 황화수소를 공급받아 상기 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수제의 흡수반응 평형시험을 수행하는 흡수 반응조와;
상기 흡수 반응조 내의 압력과 온도를 실시간 측정함으로써 상기 혼합 가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소를 흡수하는 흡수용액의 흡수평형 시험을 수행하는 데이터 처리기와;
흡수 반응조의 온도와 압력이 유지된 상태에서 혼합가스를 계속적으로 순환시키는 순환 펌프와 상기 순환 펌프에 연결되어 가스 분석에 필요한 양의 혼합가스를 추출하는 가스 분기변을 통해 인가받은 혼합가스로부터 상기 흡수 반응조 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간 검출하고, 상기 검출된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값과 상기 흡수 반응조 내에 최초 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값을 서로 비교함으로써 상기 이산화탄소와 황화수소가 상기 흡수용액에 흡수되는 정도를 실시간 측정하는 가스 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수제의 흡수평형 시험 장치.An air thermostat which maintains a predetermined temperature due to preheated air supplied from the outside;
A sub-storage tank installed in the air thermostat for storing each of the multi-component gases used for the absorption equilibrium test of the absorption liquid from outside, and a mixed gas storage tank for storing the mixed gas in which these multi-component gases are mixed;
An absorptive reaction tank installed in the air thermostatic chamber and adapted to perform an absorption reaction equilibrium test of the absorbent supplied with the absorbing solution from the outside and absorbing carbon dioxide and hydrogen sulfide by receiving carbon dioxide and hydrogen sulfide from the mixed gas stored in the storage tank;
A data processor for performing an absorption equilibrium test of an absorption solution that absorbs carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the mixed gas by real-time measurement of pressure and temperature in the absorption reaction vessel;
A circulation pump connected to the circulation pump for extracting a gas mixture necessary for the gas analysis, and a pump for supplying the gas mixture to the adsorption / The concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied to the reaction tank is detected in real time and the concentration value of the detected carbon dioxide and hydrogen sulfide is compared with the concentration value of carbon dioxide and hydrogen sulfide originally supplied into the absorption tank, And a gas analyzer for measuring in real time the degree of absorption of the absorbent. 제1항에 있어서,
상기 공기 항온조와 흡수 반응조의 흡수평형시험에 요구된 온도가 유지되면, 상기 혼합 가스 및 상기 흡수용액을 혼합하는 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수제의 흡수평형 시험 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a mixer for mixing the mixed gas and the absorption solution when the temperature required for the absorption equilibrium test of the air thermostatic chamber and the absorption reaction tank is maintained. 공기 항온조의 온도를 상승시키는 단계와;
혼합가스를 저장하는 혼합가스 저장조와 흡수 반응조에 질소를 공급하여 다른 반응물질이 침투하지 않도록 정제하는 단계와;
다성분 가스를 각각 저장하고 있는 서브 저장조로부터 상기 혼합가스 저장조에 이산화탄소 및 황화 수소를 일정압력으로 충전하는 단계와;
상기 흡수 반응조에 요구된 양의 흡수용액을 채우는 단계와;
상기 공기 항온조의 온도를 시험에 적당한 온도까지 재차 상승시키는 단계와;
혼합기를 이용하여 상기 흡수 반응조 내의 흡수용액을 저어주는 단계와;
상기 혼합가스 저장조로부터 이산화탄소 및 황화수소가 상기 흡수 반응조로 공급되는 단계와;
상기 혼합가스 저장조에 저장된 이산화탄소 및 황화수소를 상기 흡수 반응조에 미리 결정된 농도만큼 공급하는 단계와;
흡수 반응조의 온도와 압력이 유지된 상태에서 혼합가스를 계속적으로 순환시키는 순환 펌프와 상기 순환 펌프에 연결되어 가스 분석에 필요한 양의 혼합가스를 추출하는 가스 분기변을 통해 인가받은 혼합가스로부터 상기 흡수 반응조 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도를 실시간 검출하는 단계와;
상기 검출된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값과 상기 흡수 반응조 내에 공급된 이산화탄소 및 황화수소의 농도 값을 서로 비교함으로써 상기 흡수용액에 흡수된 이산화탄소 및 황화소소의 농도를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수제의 흡수평형 시험 방법.Raising the temperature of the air thermostat;
A mixed gas storage tank for storing the mixed gas and a nitrogen supplying unit for supplying nitrogen to the absorption reaction tank so that the other reaction materials are not infiltrated;
Filling the mixed gas storage tank with carbon dioxide and hydrogen sulfide at a predetermined pressure from a sub-storage tank storing the multi-component gas, respectively;
Filling the absorption tank with the required amount of absorption liquid;
Raising the temperature of the air thermostat to a temperature suitable for the test;
Stirring the absorption liquid in the absorption tank with a mixer;
Supplying carbon dioxide and hydrogen sulfide from the mixed gas storage tank to the absorption tank;
Supplying carbon dioxide and hydrogen sulfide stored in the mixed gas storage tank to the absorption reaction tank at a predetermined concentration;
A circulation pump connected to the circulation pump for extracting the amount of the mixed gas required for the gas analysis, a pump for circulating the mixed gas from the mixed gas, Detecting in real time the concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied into the reaction tank;
And detecting the concentrations of carbon dioxide and hydrogen sulfide absorbed in the absorption solution by comparing the concentration values of the detected carbon dioxide and hydrogen sulfide with the concentration values of carbon dioxide and hydrogen sulfide supplied to the absorption reaction tank, Test method for absorption equilibrium of.
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