KR20180013324A - Multi-stage supply of absorbent for carbon dioxide capture process of reducing absorbent loss - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a process for collecting carbon dioxide through multi-stage supply of an absorbent, and specifically, to a process for collecting carbon dioxide through multi-stage supply of an absorbent, which comprises the following steps: a carbon dioxide absorbing step of absorbing carbon dioxide from combustion gas by injecting the absorbent into each of absorption stages from a first absorption stage to a final absorption stage of an absorption tower; a washing step of washing the absorbent flowing out of the absorption tower; and a removal step of removing the carbon dioxide from the absorbent in which the carbon dioxide has been absorbed by using steam supplied from a reboiler, wherein the temperature in the absorption tower is maintained between 30 and 75 deg. C.

Description

흡수제의 손실을 저감하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정{Multi-stage supply of absorbent for carbon dioxide capture process of reducing absorbent loss}[0001] The present invention relates to a process for collecting carbon dioxide by absorbing carbon dioxide,

본 발명은 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소 포집공정은 흡수제를 흡수탑의 여러 흡수단에 분리하여 공급함으로써 흡수제의 발열과정에 따른 반응열을 흡수탑 전체에 분산시켜 흡수탑 내의 최고온도를 낮춤으로써 상부 세척단의 냉각수 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a process for collecting carbon dioxide through a multi-stage feed of an absorbent, and more particularly, to a process for collecting carbon dioxide by separating and supplying an absorbent to various absorption stages of an absorption tower, Thereby lowering the maximum temperature in the absorption tower, thereby reducing the amount of cooling water used in the upper washing stage.

최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히, 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 줄이기 위하여 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다.Recently, efforts to collect and store greenhouse gases, the causative substance of global warming, have been racing internationally. In particular, many techniques have been developed to reduce carbon dioxide, which is an acid gas in greenhouse gases, such as chemical absorption, adsorption, membrane separation, and deep sea cooling.

화력발전소 등 연소설비에서 발생하는 산성가스인 이산화탄소를 제거하기 위하여 사용되는 흡수제를 이용한 화학적 흡수방법은 높은 효율과 안정적인 기술로 가장 많이 연구되고 있다. 혼합가스 중 산성가스 포집을 위한 아민계, 아미노산염계 용액을 또는 암모니아수 등을 단독 혹은 혼합한 흡수제를 사용하는 흡수 및 탈거 공정은 통상적으로 탈거탑에서 이산화탄소를 탈거시킨 후 흡수탑으로 이동하는 흡수제(린아민)를 흡수단의 최상부에 주입하여 흡수탑 내에서 여러 흡수단을 거쳐 하강하며 이산화탄소를 흡수하게 하며 이 화학적 흡수는 발열반응이므로 흡수단에서 고열이 발생하게 되나 흡수제는 일반적으로 저온에서 흡수능이 뛰어나기 때문에 인터쿨링 등의 다양한 방법으로 흡수탑 내의 온도를 낮추려는 노력이 경주되고 있다. 특히나 최근 지구온난화의 원인으로 발전소 등에서 배출되는 이산화탄소 등이 주된 원인물질으로 지목되면서 이를 줄이기 위해 다양한 흡수제가 개발되고 있으며, 흡수제의 탈거과정에서 사용되는 에너지(주로 스팀)를 줄이기 위해 고가의 흡수제가 많이 이용되고 있고 아민계 용액은 대기에 과량 노출이 되면 니트로스아민과 같은 인해에 유해한 물질을 발생시키기 때문에 흡수제의 유출량 저감은 경제적으로나 환경적으로나 공정의 중요한 변수가 된다.The chemical absorption method using the absorbent used for removing carbon dioxide, which is an acid gas generated in a combustion plant such as a thermal power plant, has been studied with high efficiency and stable technology. The absorption and removal processes using an absorbent made of an amine-based, amino acid-based solution or ammonia-water alone or mixed for acid gas capture in a mixed gas are usually carried out by using an absorbent that removes carbon dioxide from a stripping column and then moves to an absorption column Amine) is injected at the top of the absorption column to descend through various absorption stages in the absorption column to absorb carbon dioxide. Since this chemical absorption is an exothermic reaction, a high temperature is generated in the absorption column. Efforts have been made to lower the temperature in the absorption tower by various methods such as intercooling. In recent years, various types of absorbents have been developed in order to reduce the amount of carbon dioxide emitted from power plants and the like as a cause of global warming. In order to reduce the energy (mainly steam) used in the process of removing the absorbent, And amine-based solutions generate harmful substances such as nitrosamines when exposed to the atmosphere excessively, the reduction of the flow rate of the absorbent is an important parameter of the process economically and environmentally.

도 1은 종래 기술에 따른 화학적 흡수제를 이용한 이산화탄소 흡수 및 탈거장치를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a carbon dioxide absorption and removal apparatus using a conventional chemical absorbent. FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 화학적 흡수제를 이용한 이산화탄소 흡수 및 탈거장치의 공정을 살펴보면, 흡수제와 배가스가 접촉되며, 이산화탄소는 흡수제 내의 화학적 흡수제와 결합한다. 그런 다음, 세척수를 이용하여 흡수제 또는 증기가 비말하는 것을 방지한 후, 흡수탑에서 배출된다. 이때, 출구 가스에 이산화탄소의 농도는 흡수제에서의 화학 반응으로 감소시킬 수 있지만, 낮은 출구 이산화탄소 농도를 유지하기 위해서는 흡수탑이 높아져야 한다. 통상적인 방법으로는 흡수단의 최상부에 흡수제를 주입하여 공급함으로써 이산화탄소를 포집하였다.As shown in FIG. 1, in the process of the carbon dioxide absorption and removal apparatus using the conventional chemical absorbent, the absorbent and the exhaust gas are in contact with each other, and the carbon dioxide is combined with the chemical absorbent in the absorbent. The wash water is then used to prevent the absorber or vapor from spitting, and then discharged from the absorber. At this time, the concentration of carbon dioxide in the outlet gas can be reduced by the chemical reaction in the absorber, but the absorber must be elevated to maintain a low outlet carbon dioxide concentration. In the conventional method, carbon dioxide was collected by feeding an absorbent into the uppermost part of the absorption edge.

본 발명은 통상적인 방법으로 흡수단의 최상부에 흡수제를 주입하는 것이 아니라 최상부와 그 아래 흡수단의 적절한 지점에 흡수제를 분리공급함으로써 아민흡수제의 발열과정에 따른 반응열을 흡수단 전체에 분산시켜 흡수탑 내의 최고온도를 낮추게 된다.
The present invention differs from the conventional method in that the absorbent is separately supplied to the appropriate points of the uppermost and lower absorbent stages instead of injecting the absorbent at the uppermost portion of the absorbent stage, Lt; / RTI >

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 다수의 흡수단에 흡수제를 분리하여 공급함으로써 흡수탑 내의 온도를 낮추는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a process for collecting carbon dioxide through a multi-stage supply of an absorbent which lowers the temperature in an absorption tower by separating and supplying an absorbent to a plurality of absorption stages in order to solve the above problems.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 흡수탑의 제1 흡수단부터 최종 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 주입하여 연소배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 이산화탄소 흡수공정; 상기 흡수탑에서 유출되는 흡수제를 세정하는 세정공정; 및 리보일러로부터 공급된 스팀을 이용하여 이산화탄소가 흡수된 흡수제로부터 이산화탄소를 탈거하는 탈거공정;을 포함하고, 상기 흡수탑 내의 온도는 30 내지 75℃로 유지되는 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a carbon dioxide absorption process for absorbing carbon dioxide from a combustion gas by injecting an absorbent into respective absorption stages from a first absorption stage to a final absorption stage of the absorption tower; A washing step of washing the absorbent flowing out of the absorption tower; And a stripping step of stripping carbon dioxide from the absorbent with carbon dioxide absorbed using steam supplied from a reboiler, wherein the temperature in the absorber is maintained at 30 to 75 占 폚. And to provide a carbon dioxide capture process through the carbon dioxide capture system.

본 발명의 이산화탄소 포집공정은 흡수제를 흡수탑의 여러 흡수단에 분리하여 공급함으로써 흡수제의 발열과정에 따른 반응열을 흡수탑 전체에 분산시켜 흡수탑 내의 최고온도를 낮춤으로써 상부 세척단의 냉각수 사용량을 줄일 수 있는 경제적인 효과가 있다. The carbon dioxide capture step of the present invention separates and supplies the absorbent to the various absorption stages of the absorption tower so that the reaction heat corresponding to the heat generation process of the absorption agent is dispersed throughout the absorption tower to lower the maximum temperature in the absorption tower, There is an economical effect to be able to.

또한, 본 발명의 이산화탄소 포집공정은 흡수탑 상부의 배가스의 온도가 낮아지므로 흡수제의 증기압이 낮아져 배가스와 함께 배출되는 흡수제를 감소시켜 흡수제의 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다. Further, in the carbon dioxide capture step of the present invention, since the temperature of the flue gas above the absorption tower is lowered, the vapor pressure of the absorbent is lowered, so that the absorbent discharged together with the flue gas is reduced, and the loss of the absorbent is reduced.

또한, 본 발명의 이산화탄소 포집공정은 흡수탑 내의 온도를 낮춤으로써 저온에서 산성가스 흡수능이 향상되는 흡수제의 특성에 따라 흡수능을 증가시킨 효과가 있다.
In addition, the carbon dioxide capture step of the present invention has the effect of increasing the absorption capacity according to the characteristics of the absorbent, which improves the acid gas absorption ability at low temperature by lowering the temperature in the absorption tower.

도 1은 종래 기술에 따른 화학적 흡수제를 이용한 흡수탑을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수제를 분리하여 공급하는 흡수탑을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an absorber using a chemical absorbent according to the prior art.
2 is a view showing an absorption tower for separating and supplying an absorbent according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 흡수제를 다수의 흡수단에 분리하여 공급하여 흡수탑 내의 온도를 낮추는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정에 관한 것이다.The present invention relates to a process for collecting carbon dioxide through a multi-stage feed of an absorbent, wherein the absorbent is separately fed to a plurality of absorption stages to lower the temperature in the absorption tower.

구체적으로 본 발명의 일 측면에 따르면 본 발명은, More specifically, according to one aspect of the present invention,

흡수탑의 제1 흡수단부터 최종 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 주입하여 연소배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 이산화탄소 흡수공정; 상기 흡수탑에서 유출되는 흡수제를 세정하는 세정공정; 및 리보일러로부터 공급된 스팀을 이용하여 이산화탄소가 흡수된 흡수제로부터 이산화탄소를 탈거하는 탈거공정;을 포함하고, 상기 흡수탑 내의 온도는 30 내지 75℃로 유지되는 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정을 제공한다. A carbon dioxide absorbing step of absorbing carbon dioxide from the combustion gas by injecting an absorbent into each of the absorption stages from the first absorption stage to the final absorption stage of the absorption tower; A washing step of washing the absorbent flowing out of the absorption tower; And a stripping step of stripping carbon dioxide from the absorbent with carbon dioxide absorbed using steam supplied from a reboiler, wherein the temperature in the absorber is maintained at 30 to 75 占 폚. To provide a CO2 capture process.

상기 흡수탑의 제1 흡수단으로부터 최종 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 제1 흡수단으로부터 제10 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입할 수 있다. 보다 바람직하게는 제1 흡수단으로부터 제7 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입할 수 있다. 보다 더 바람직하게는 제1 흡수단으로부터 제4 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입할 수 있다. 상기와 같이 흡수제를 각각의 흡수단에 분리하여 주입함으로써 상기 흡수제가 이산화탄소와 흡수반응(발열반응)을 하며 발생하는 열을 흡수탑 전체에 분산시켜 흡수탑의 상부에서 나타나는 최고 온도를 완화시키고, 흡수탑 내부의 전체적인 온도를 70℃아래로 유지할 수 있다. 상기 이산화탄소 흡수공정을 거친 후, 상기 흡수탑에서 유출되는 흡수제를 세정하는 세정공정을 거친다. 제1 흡수단부터 최종 흡수단까지 다수의 흡수단에 각각 흡수제를 분리하여 주입함에 따라 흡수탑 내의 온도를 낮추게 되어, 상부 흡수단에서 세척단으로 상승하는 배가스의 온도가 흡수제를 다수의 흡수단에 분리하지 않고 주입한 경우보다 약 10℃ 더 낮아지면서 배가스 내의 흡수제의 증기압이 감소하게 되어, 세척단으로 유입되는 흡수제의 양도 감소하게 된다. 상기 세정공정을 거친 후, 리보일러로부터 공급된 스팀을 이용하여 이산화탄소 흡수된 흡수제로부터 이산화탄소를 탈거하는 탈거공정을 수행한다. 흡수제는 저온에서 흡수효율이 더욱 높아지는 특성을 갖는데, 상기한 바와 같이 흡수탑 내의 온도가 저온으로 됨으로써 흡수효율이 더 높아지게 된다. 상기 흡수탑 내의 온도는 흡수제를 각각의 흡수단에 분리하여 공급하여 주입함으로써 30 내지 75℃의 온도로 유지되고, 흡수탑 상부의 온도는 70℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 흡수탑 상부의 배가스의 온도가 낮아짐에 따라 흡수제의 증기압이 낮아져서 배가스에 함께 포함되어 배출되는 흡수제의 양을 감소시켜 흡수제의 손실을 줄일 수 있고, 상부 세척단의 냉각수의 사용을 획기적으로 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다. Characterized in that the absorbent is separated and injected into the respective absorption stages from the first absorption stage to the final absorption stage of the absorption tower. Preferably, the absorbent may be separately injected into the respective absorption stages from the first absorption edge to the tenth absorption edge. More preferably, the absorbent can be separately injected into the respective absorbing stages from the first absorbing end to the seventh absorbing end. More preferably, the absorbent may be separately injected into the respective absorbing stages from the first absorbing stage to the fourth absorbing stage. By separating and injecting the absorbent into the respective absorption stages as described above, the absorbent reacts with the carbon dioxide (exothermic reaction) to dissipate the heat generated in the entire absorption tower to relieve the maximum temperature appearing in the upper part of the absorption tower, The overall temperature inside the tower can be kept below 70 ° C. After the carbon dioxide absorbing step, the absorbing agent flowing out of the absorption tower is washed. The temperature of the exhaust gas rising from the upper absorption stage to the washing stage is lowered by the temperature of the absorption tower in the absorption tower due to the absorption of the absorbent into the plurality of absorption stages from the first absorption stage to the final absorption stage, The lower the vapor pressure of the absorbent in the flue gas is, and the lower the amount of the absorbent introduced into the washing stage, is. After the washing process, a removing process is performed to remove carbon dioxide from the carbon dioxide absorbent using steam supplied from the reboiler. The absorbent has a characteristic of higher absorption efficiency at a low temperature. As described above, since the temperature in the absorption tower becomes low, the absorption efficiency becomes higher. The temperature in the absorption tower is maintained at a temperature of 30 to 75 캜 by supplying the absorbent separately to the respective absorption stages, and the temperature of the upper part of the absorption tower is maintained at 70 캜 or lower. As the temperature of the flue gas above the absorber is lowered as described above, the vapor pressure of the absorber is lowered so that the amount of the absorbent discharged together with the flue gas is reduced to reduce the loss of the absorbent, .

본 발명의 이산화탄소 포집공정에 사용되는 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액, 암모니아수 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 1차 아민계 또는 2차 아민계를 사용할 수 있고, 1차 아민계 및 2차 아민계의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 MEA, DEA, MDEA, TEA를 포함한 알킬계, 아세틸계 혹은 피퍼라진계열의 아민용액 또는 그 혼합용액으로 이루어진 린아민을 사용할 수 있다. 알킬계, 아세틸계 혹은 피퍼라진계열의 아민용액 또는 그 혼합용액이 산성가스와 반응한 몰수를 총 몰수로 나눈 값을 아민 로딩(Loading)이라고 통상적으로 표현한다. 이때 린아민은 CO2 가스 로딩이 0~0.3 정도로 적은 양의 CO2를 머금고 있는 아민용액을 말하며 상기 린아민이 연소가스와 반응하여 CO2 로딩이 0.3~0.7 정도를 나타낼 때를 리치아민이라고 한다.The absorbent used in the carbon dioxide capture step of the present invention is any one of an amine type, an amino acid salt, an inorganic salt type solution, and ammonia water or a mixture thereof. Preferably, a primary amine type or a secondary amine type may be used, and a mixture of a primary amine type and a secondary amine type may be used. More preferably, an amine-based, acetyl-based, or piperazine-based amine solution including MEA, DEA, MDEA, and TEA or a mixed solution thereof may be used. The value obtained by dividing the molar number of the alkyl-based, acetyl-based or piperazyl-based amine solution or the mixed solution thereof reacted with the acid gas by the total number of moles is commonly referred to as "amine loading". The lean amine is referred to as the rich amine to indicate the degree of CO 2 gas loading is 0 to 0.3 a small amount of CO 2 ~ the CO 2 loading of 0.3 refers to a safe amine solution in Murray reacted with Min combustion gas the rinah 0.7 degree .

상기 흡수탑의 흡수탑의 제1 흡수단 내지 최종 흡수단은 단일 흡수 용기 내에 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 단일 흡수 용기 내에 별도의 열교환기를 설치하지 않고 다수의 흡수단을 구비하고, 상기 흡수단에 흡수제를 분리하여 공급하는 것을 특징으로 한다.And the first absorption end to the final absorption end of the absorption tower of the absorption tower are contained in a single absorption vessel. As described above, a plurality of absorption stages are provided without providing a separate heat exchanger in a single absorption vessel, and the absorbent is separately supplied to the absorption stages.

상기 흡수제의 다단공급 시, 제1 흡수단 내지 최종 흡수단의 온도는 동일한 온도인 것을 특징으로 한다. 상기한 바와 같이 본 발명은 흡수단의 온도를 변화시키지 않고, 동일한 온도에서 수행하며, 주입하는 흡수제의 온도 또한 변화시키지 않는 것을 특징으로 한다. The temperature of the first absorbing end to the last absorbing step at the time of supplying the absorbent at the multi-stage is the same. As described above, the present invention is characterized in that the temperature of the absorbing end is not changed but the same temperature is performed, and the temperature of the absorbing agent to be injected is not changed.

상기 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정에서 이산화탄소의 흡수율은 90 내지 95%인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 이산화탄소의 흡수율은 90 내지 93%인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 90 내지 92%인 것을 특징으로 한다. 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입하여 흡수탑 내의 온도가 저온이 되도록 하였고, 상기 흡수제의 분리공급 유량은 이산화탄소의 포집효율을 최대화할 수 있는 유량으로 설정하였다. 바람직하게는 상기 분리공급 유량은 20 내지 80%이며, 보다 바람직하게는 상기 분리공급 유량은 30 내지 70%일 수 있다. And the absorption rate of carbon dioxide in the carbon dioxide capture step through the multi-stage supply of the absorbent is 90 to 95%. Preferably, the absorption rate of the carbon dioxide is 90 to 93%. And more preferably 90 to 92%. The absorbent was separated and injected into each absorption end so that the temperature in the absorption tower became low. The separated supply flow rate of the absorbent was set to a flow rate capable of maximizing the collection efficiency of carbon dioxide. Preferably, the separated feed flow rate is 20 to 80%, and more preferably the separated feed flow rate is 30 to 70%.

상기 세정공정에서 세척수 내에 포함된 흡수제의 농도는, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입하여 진행한 경우와 비교하여 상대적으로 더 낮은 것을 특징으로 한다. 제1 흡수단부터 최종 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입한 경우와, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입한 경우를 비교하면, 다수의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입한 경우가 흡수탑 내의 온도가 더 낮고, 이에 따라 배가스의 온도가 낮아지게 되고, 따라서 배가스 내의 흡수제의 증기압이 감소함에 따라 세척단으로 유입되는 흡수제의 양도 감소하여, 세척수 내에 포함된 흡수제의 농도가 더 낮게 나타난다. 바람직하게는 상기 세정공정에서 세척수 내에 포함된 흡수제의 농도는 최종 흡수단에만 흡수제를 주입하여 진행한 경우보다 3 내지 6% 더 낮은 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 3.5 내지 5.5% 더 낮을 것을 특징으로 한다. The concentration of the absorbent contained in the washing water in the washing step is relatively lower than that in the case where the absorbent is injected only into the final absorbent stage. Comparing the case where the absorbent is separately injected to the respective absorbing stages from the first absorbing stage to the final absorbing stage and the case where the absorbing agent is injected only into the final absorbing stage, The temperature in the tower is lower and thus the temperature of the flue-gas is lowered, so that as the vapor pressure of the absorbent in the flue-gas decreases, the amount of the absorbent introduced into the washing stage also decreases, resulting in a lower concentration of the absorbent contained in the wash water. Preferably, the concentration of the absorbent contained in the washing water in the washing step is 3 to 6% lower than that in the case where the absorbent is injected only into the final absorption stage. And more preferably 3.5 to 5.5% lower.

상기 흡수탑의 세척단에 설치된 냉각기의 냉각수의 필요 열용량은, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입하여 진행한 경우와 비교하여 상대적으로 더 작은 것을 특징으로 한다. 제1 흡수단부터 최종 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입한 경우와, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입한 경우를 비교하면, 다수의 흡수단에 흡수제를 분리하여 주입한 경우가 흡수탑 내의 온도가 더 낮고, 이에 따라 배가스의 온도가 낮아지게 되고, 따라서 세척단에 설치된 냉각기의 냉각수의 필요 열용량이 더 낮게 나타난다. 바람직하게는 상기 흡수탑의 세척단에 설치된 냉각기의 냉각수의 필요 열용량은, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입하여 진행한 경우와 비교하여 1 내지 2 MMkcal/hr 더 작은 것을 특징으로 한다.
The required heat capacity of the cooling water of the cooler installed in the washing stage of the absorption tower is relatively smaller than that in the case where the absorbent is injected only into the final absorption stage. Comparing the case where the absorbent is separately injected to the respective absorbing stages from the first absorbing stage to the final absorbing stage and the case where the absorbing agent is injected only into the final absorbing stage, The temperature in the column is lower and thus the temperature of the flue-gas is lowered, and therefore the required heat capacity of the cooling water of the cooler installed in the washing stage is lower. Preferably, the required heat capacity of the cooling water of the cooler installed in the washing stage of the absorption tower is 1 to 2 MMkcal / hr smaller than that in the case where the absorbent is introduced only into the final absorption stage.

이하, 비교예 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to comparative examples and examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

실시예 1Example 1

4단으로 구성된 흡수단과 세척단(1단)을 갖는 보령화력 8호기에 설치된 10MW급 이산화탄소 포집시설에서 흡수제로 린아민(모노에탄올 아민)을 이용하였고, 각 흡수단에 흡수제를 30 내지 90% 분리하여 주입하였고, 흡수제의 총 주입유량은 약 72ton/hr이며, 배가스의 유량은 36000cm3/hr이었다. (Monoethanolamine) was used in a 10MW carbon dioxide capture facility installed at Boryeong Thermal Power Plant 8 having four stages of absorption and washing stages (first stage), and 30 ~ 90% separation The total injected flow rate of the absorbent was about 72 tons / hr, and the flow rate of the flue gas was 36000 cm 3 / hr.

비교예 1Comparative Example 1

4단으로 구성된 흡수단과 세척단(1단)을 갖는 보령화력 8호기에 설치된 10MW급 이산화탄소 포집시설에서 흡수제로 린아민(모노에탄올 아민)을 이용하였고, 최상부 흡수단(2단)에 흡수제를 주입하고, 흡수제의 총 주입유량은 약 72ton/hr이며, 배가스의 유량은 36000cm3/hr이었다.
(Monoethanolamine) was used in a 10MW carbon dioxide capture facility installed at Boryeong Thermal Power Plant 8 having four stages of absorption and washing stages (one stage), and the absorption agent was injected into the uppermost absorption stage (stage 2) , The total injection flow rate of the absorbent was about 72 t / hr, and the flue gas flow rate was 36000 cm 3 / hr.

[평가 및 결과][Evaluation and Results]

실험예 1: 이산화탄소 흡수율Experimental Example 1: Carbon dioxide absorption rate

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 흡수탑 내 이산화탄소 흡수율을 표 1로 나타내었다. 포집효율은 흡수탑에 공급되는 배가스에서 아민으로 흡수된 산성가스의 비율을 나타낸 것이다. 흡수제를 30 내지 70%로 분리하여 공급한 실시예 1의 경우, 포집효율이 더 높은 것을 확인할 수 있다. 실시예 1의 경우, 1008시간을 가동하였을 때, CO2 포집량은 7682.88ton으로 나타났다. Table 1 shows the absorption rates of carbon dioxide in the absorption tower according to Example 1 and Comparative Example 1. The collection efficiency represents the ratio of the acid gas absorbed by the amine to the exhaust gas supplied to the absorption tower. In the case of Example 1 in which the absorbent was separated and supplied at 30 to 70%, it was confirmed that the collection efficiency was higher. In the case of Example 1, the CO 2 uptake amount was 7682.88ton when operating for 1008 hours.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 90.3%90.3% 90.7%90.7%

실험예 2: 흡수탑 내 온도Experimental Example 2:

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 공정과정 수행 시, 흡수탑 내의 온도를 표 2에 나타내었다. 흡수제를 흡수탑의 흡수단에 분리하여 공급함에 따라 흡수탑 내의 온도를 분산시킬 수 있다. 흡수제를 최상부의 흡수단에만 공급한 비교예 1 보다 흡수제를 4단의 흡수단에 분리하여 공급한 실시예 1의 경우, 흡수탑 내의 온도구배가 분산되어 있는 것을 확인할 수 있고, 최상부의 흡수단의 온도 또한 61.3℃로 약 11℃ 더 낮은 것을 확인할 수 있다. The temperature in the absorber is shown in Table 2 when the process according to Example 1 and Comparative Example 1 was carried out. The temperature in the absorption tower can be dispersed as the absorbent is separated and supplied to the absorption end of the absorption tower. It can be confirmed that the temperature gradient in the absorption tower is dispersed in the case of Example 1 in which the absorbent is separated and supplied to the absorption ends of four stages than that of Comparative Example 1 in which the absorption agent is supplied only to the upper absorption edge, The temperature is also 61.3 ° C, which is about 11 ° C lower.

단수singular 비교예 1(℃)Comparative Example 1 (占 폚) 실시예 1(℃)Example 1 (占 폚) 1단 세척단Single stage cleaning stage 38.738.7 38.738.7 2단 최상부 흡수단Two-stage top absorption edge 72.472.4 61.361.3 3단 흡수단Three-stage absorption stage 61.761.7 5757 4단 흡수단Four-stage absorption stage 53.153.1 60.660.6 5단 흡수단Five-stage absorption stage 35.935.9 41.141.1

실험예 3: 세척수 내의 흡수제의 농도Experimental Example 3: Concentration of absorbent in washing water

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 흡수탑을 통과한 후 세척단 내의 흡수제의 농도를 표 3에 나타내었다. 실시예 1의 경우 최상부의 흡수단의 온도가 61.3℃로 약 11℃ 더 낮아지면서 배가스 내의 흡수제의 증기압이 감소하게 되면서 세척단으로 유입되는 흡수제의 양 또한 감소하였다. 흡수제를 분리하여 공급한 실시예 1의 경우, 세척수 내의 흡수제의 농도는 1.1%로 5.11%를 나타내는 비교예 1 보다 약 4% 더 낮은 농도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. The concentration of the absorbent in the washing stage after passing through the absorption tower according to Example 1 and Comparative Example 1 is shown in Table 3. In the case of Example 1, the temperature of the uppermost absorption edge was lowered to about 61 占 폚 to about 11 占 폚, so that the vapor pressure of the absorbent in the exhaust gas decreased, and the amount of the absorbent introduced into the washing stage also decreased. In the case of Example 1 in which the absorbent was separately supplied, it can be seen that the concentration of the absorbent in the wash water was 1.1%, which is about 4% lower than that of Comparative Example 1, which shows 5.11%.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 5.11%5.11% 1.1%1.1%

실험예 4: 냉각수의 필요 열용량Experimental Example 4: Required heat capacity of cooling water

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 흡수탑을 통과한 후 세척단에 설치된 냉각기의 냉각수의 필요 열용량은 표 4에 나타내었다. 실시예 1의 경우 흡수단 상부에서 세척단으로 상승하는 배가스의 온도가 약 10℃ 더 낮아지면서 세척단에 설치된 냉각기의 냉각수의 필요 열용량이 분리하지 않았을 때보다 감소한 것을 확인할 수 있다. Table 4 shows the required heat capacity of the cooling water of the cooler installed in the washing stage after passing through the absorption tower according to Example 1 and Comparative Example 1. In the case of Example 1, the temperature of the flue gas ascending from the top of the absorption stage to the washing stage was lowered by about 10 ° C, and it was confirmed that the required heat capacity of the cooling water of the cooling stage installed in the washing stage decreased.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 1.46 MMkcal/hr1.46 MMkcal / hr 1.31 MMkcal/hr1.31 MMkcal / hr

실험예Experimental Example 5:  5: 배가스Flue gas 내의 흡수제의 유출량 The amount of the absorbent discharged

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 흡수탑을 통과한 후 배출되는 배가스 중 흡수제의 유출량을 계산한 것을 표 5에 나타내었다. 세척수 내의 흡수제 농도가 감소함에 따라 흡수탑에서 유출되는 흡수제의 양이 감소하게 되는데 이를 이상용액과 이상기체로 가정했을 시, 라울의 법칙(Raoult's law)에 따라 흡수단에서 배출되는 배가스 중 흡수제의 유출량은 흡수제를 분리하여 공급한 실시예 1의 경우가 20kg/hr이고, 흡수제를 분리하지 않고 공급한 비교예 1의 경우가 87kg/hr로, 실시예 1의 경우가 배가스 중 흡수제의 유출량이 67kg/hr 더 작게 유출될 것으로 예상된다. Table 5 shows the calculated amount of the absorbent discharged from the exhaust gas discharged after passing through the absorption tower according to Example 1 and Comparative Example 1. As the concentration of the absorbent in the wash water decreases, the amount of the absorbent discharged from the absorption tower decreases. If it is assumed that the ideal solution and the ideal gas are used, the flow rate of the absorbent in the exhaust gas discharged from the absorption stage according to Raoult's law In the case of Example 1 in which the absorbent was separated and supplied was 20 kg / hr, the case of Comparative Example 1 in which the absorbent was not separated was 87 kg / hr, the amount of the absorbent in the flue gas was 67 kg / hr.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 87kg/hr87 kg / hr 20kg/hr20 kg / hr

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. 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 disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

1. 이산화탄소가 포함된 배가스
2. 이산화탄소가 제거된 배가스
3. 이산화탄소를 흡수한 흡수제
4. 흡수제 세척단
5. 세척단 냉각기
6. 주입 흡수제(린아민)
7. 상부 흡수단 주입 흡수제
8. 하부 흡수단 주입 흡수제1. Flue gas containing carbon dioxide
2. Carbon dioxide-free flue gas
3. Absorbent absorbing carbon dioxide
4. Sorbent cleaning stage
5. Cleaning stage cooler
6. Injectable absorbent (lean amine)
7. Absorptive top absorbent
8. Lower absorber injection absorbent

Claims (7)

흡수탑의 제1 흡수단부터 최종 흡수단까지 각각의 흡수단에 흡수제를 주입하여 연소배가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 이산화탄소 흡수공정;
상기 흡수탑에서 유출되는 흡수제를 세정하는 세정공정; 및
리보일러로부터 공급된 스팀을 이용하여 이산화탄소가 흡수된 흡수제로부터 이산화탄소를 탈거하는 탈거공정;을 포함하고,
상기 흡수탑 내의 온도는 30 내지 75℃로 유지되는 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.A carbon dioxide absorbing step of absorbing carbon dioxide from the combustion gas by injecting an absorbent into each of the absorption stages from the first absorption stage to the final absorption stage of the absorption tower;
A washing step of washing the absorbent flowing out of the absorption tower; And
Removing the carbon dioxide from the absorbent in which the carbon dioxide is absorbed by using the steam supplied from the reboiler,
Wherein the temperature in the absorber is maintained between 30 and 75 < RTI ID = 0.0 > C. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 흡수제는 아민계, 아미노산염, 무기염계 용액 및 암모니아수 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.The method according to claim 1,
Wherein the absorbent is any one of amine, amino acid, inorganic salt and ammonia water or a mixture thereof. 제1항에 있어서,
상기 일련의 흡수단은 단일 흡수 용기 내에 포함되는 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.The method according to claim 1,
Characterized in that the series of absorption stages are contained within a single absorption vessel. 제1항에 있어서,
상기 흡수제의 다단공급 시, 제1 흡수단 내지 최종 흡수단의 온도는 동일한 온도인 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the first absorption end to the final absorption end at the multi-stage supply of the absorbent is the same temperature, and the step of collecting carbon dioxide through the multi-stage supply of the absorbent. 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소의 흡수율은 90 내지 95%인 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.The method according to claim 1,
Wherein the absorption rate of the carbon dioxide is 90 to 95%. 제1항에 있어서,
상기 세정공정에서 세척수 내에 포함된 흡수제의 농도는, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입하여 진행한 경우와 비교하여 상대적으로 더 낮은 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the absorbent contained in the washing water in the washing step is relatively lower than that in the case where the absorbent is injected only into the final absorbent stage. 제1항에 있어서,
상기 흡수탑의 세척단에 설치된 냉각기의 냉각수의 필요 열용량은, 최종 흡수단에만 흡수제를 주입하여 진행한 경우와 비교하여 상대적으로 더 작은 것을 특징으로 하는, 흡수제의 다단공급을 통한 이산화탄소 포집공정.

The method according to claim 1,
Wherein the required heat capacity of the cooling water of the cooler provided in the washing stage of the absorption tower is relatively smaller than that in the case where the absorbent is injected only into the final absorption stage.

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