KR20210131945A - Automatic control apparatus for acid gas capture and operating method of thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an automatic control apparatus for acid gas capture and a control method thereof. According to an embodiment of the present invention, in an acid gas capture process where a saturated absorbent absorbing acid gas is supplied from an absorption tower to a regeneration tower and a regeneration absorbent obtained by separating the acid gas from the absorbent circulates from the regeneration tower to the absorption tower, a capture control apparatus capable of automatically controlling the acid gas capture process comprises: a first pH meter configured to measure a first pH of the saturated absorbent; a first control valve configured to control the amount of the regeneration absorbent supplied from the regeneration tower to the absorption tower; a second pH meter configured to measure a second pH of the regenerated absorbent; a second control valve configured to control the amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower; and a processor controlling the first control valve based on the first pH and controlling the second control valve based on the second pH. The present invention is to maintain optimal operating conditions by minimizing energy consumption as the concentration of carbon dioxide contained in power plants, and petrochemical process flue gas is continuously changing.

Description

산성가스 포집공정 자동제어 장치 {Automatic control apparatus for acid gas capture and operating method of thereof}Acid gas capture process automatic control apparatus {Automatic control apparatus for acid gas capture and operating method of thereof}

산성가스 포집공정 자동제어 장치에 관한 것이다.It relates to an automatic control device for the acid gas collection process.

최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 포집하고 저장하는 노력이 국제적으로 경주되고 있다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소(CO2)를 줄이기 위하여 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있다. 화학적 흡수제를 이용한 산성가스의 흡수 및 탈거공정에 대한 흐름도는 도1과 같다. Recently, efforts to capture and store greenhouse gases, which are the causative agents of global warming, are being raced internationally. In particular, many technologies such as chemical absorption method, adsorption method, membrane separation method, and deep cooling method are being developed to reduce carbon dioxide (CO 2 ), an acid gas among greenhouse gases. A flow chart for the absorption and stripping process of acid gas using a chemical absorbent is shown in FIG. 1 .

전처리 설비를 통과한 배가스는 통상적으로 40~60℃의 온도에서 흡수제와 접촉되며, 산성가스는 흡수탑 내의 화학적 흡수제와 결합한 다음, 순환되는 세척용 물을 이용하여 흡수제 또는 증기가 비말동반하는 것을 방지한 후, 흡수탑에서 배출된다. 출구가스에 산성가스 농도는 흡수제에서의 화학반응으로 감소시킬 수 있지만, 낮은 출구 산성가스 농도를 유지하기 위해서는 흡수탑이 높아져야 한다. 화학적 결합에 의해 산성가스를 흡수한 흡수제는 열교환기를 거쳐 가열되어 재생탑의 상부로 주입된다. 흡수제의 재생은 110℃ ~ 120℃의 높은 온도 및 0.3bar ~ 0.8bar 정도의 압력으로 재생탑에서 수행된다. 재생조건을 유지하기 위하여 열이 리보일러로 공급되며 이 과정에서 열에너지가 소모된다. 공급되는 에너지는 흡수제에서 화학적으로 결합되어 있는 산성가스를 탈거시키고 탈거된 산성가스와 수증기의 혼합가스는 응축기에서 회수되어 재생탑으로 다시 공급된다. 산성가스가 탈거된 흡수제는 열교환기를 거쳐 40℃ ~ 50℃의 온도로 낮추어 흡수탑으로 펌프에 의해 다시 공급된다. The flue gas that has passed through the pretreatment facility is usually in contact with the absorbent at a temperature of 40 to 60°C, and the acid gas is combined with the chemical absorbent in the absorption tower and then circulated to prevent entrainment of the absorbent or vapor by using circulating water for washing. After that, it is discharged from the absorption tower. The acid gas concentration in the outlet gas can be reduced by a chemical reaction in the absorbent, but the absorption tower must be raised to maintain a low outlet acid gas concentration. The absorbent, which absorbs the acid gas by chemical bonding, is heated through a heat exchanger and injected into the upper part of the regeneration tower. The regeneration of the absorbent is carried out in a regeneration tower at a high temperature of 110 ° C. to 120 ° C. and a pressure of about 0.3 bar to 0.8 bar. To maintain the regeneration condition, heat is supplied to the reboiler, and heat energy is consumed in this process. The supplied energy removes the acid gas chemically bound to the absorbent, and the mixed gas of the removed acid gas and water vapor is recovered from the condenser and supplied back to the regeneration tower. The absorbent from which the acid gas has been removed is lowered to a temperature of 40°C to 50°C through a heat exchanger, and then fed back to the absorption tower by a pump.

상기 산성가스 포집공정은 발전소 및 석유화학 공정 배가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 지속적으로 변경되어 에너지 사용량 최소화를 위한 최적운전조건 유지를 위해 운전조건을 수동으로 수시로 변경해야 하는 문제점이 있다.The acid gas collection process has a problem in that the concentration of carbon dioxide contained in the power plant and petrochemical process flue gas is constantly changed, so that the operating conditions must be manually changed frequently to maintain the optimal operating conditions for minimizing energy consumption.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발전소 및 석유화학 공정 배가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 지속적으로 변경되어 에너지 사용량을 최소화하여 최적운전조건을 유지하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to maintain optimal operating conditions by minimizing energy consumption by continuously changing the concentration of carbon dioxide contained in power plant and petrochemical process flue gas.

또한, 산성가스 포집 흡수제의 pH를 측정하여 흡수제에 산성가스 포집량을 추정하고 포집공정의 컨트롤벨브와 연동하여 흡수제 공급양을 자동제어하여 공정 최적운전조건을 지속적으로 유지하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it aims to provide a method for estimating the amount of acid gas captured in the absorbent by measuring the pH of the absorbent for collecting acid gas, and automatically controlling the amount of absorbent supply in conjunction with the control valve of the capture process to continuously maintain the optimal operating conditions for the process do it with

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑에서 재생탑으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생흡수제를 재생탑에서 흡수탑으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어 장치로서, 상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정기, 상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브, 상기 재생흡수제가 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정기, 상기 포화흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브 및 상기 제1 pH에 근거하여 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하고, 제2 pH에 근거하여 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하는 프로세서를 포함하는 상성가스 포집공정 자동제어 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a saturated absorbent that has absorbed the acid gas is supplied from the absorption tower to the regeneration tower, and the regeneration absorbent obtained by separating the acid gas from the absorbent is circulated from the regeneration tower to the absorption tower. A collection control device capable of automatically controlling the acid gas collection process in the acid gas collection process, a first pH meter configured to measure a first pH of the saturated absorbent, and the regeneration absorbent from the regeneration tower to the absorption tower A first control valve configured to control the amount supplied, a second pH meter configured to measure a second pH of the regenerated absorbent, and a second control configured to control an amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower It provides an automatic control apparatus for a normal gas collection process including a valve and a processor for controlling the first control valve based on the first pH, and controlling the second control valve based on the second pH.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수탑과 재생탑 사이에 포화 흡수제와 재생 흡수제 사이의 열을 교환하기 위한 열교환기를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a heat exchanger for exchanging heat between the saturated absorbent and the regeneration absorbent may be further included between the absorption tower and the regeneration tower.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH로 유지하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the first pH is higher than the reference pH, the processor may control the first control valve to decrease the supplied amount of the regenerated absorbent to maintain the absorbent at a set pH.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the first pH is lower than the reference pH, the processor may control the first control valve to increase the supplied amount of the regenerated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 최대값의 80% 내지 100%를 유지할 수 있도록 설정되고, 상기 α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의 되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the set pH is set so that the α loading value of the absorbent can maintain 80% to 100% of the maximum value, and the α loading value is a value obtained by dividing the number of moles of the acid gas by the number of moles of the absorbent. may be defined as

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the second pH is higher than the reference pH, the processor may control the second control valve to increase the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제2 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the second pH is lower than the reference pH, the processor may control the second control valve to increase the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 0.15 내지 0.3을 유지할 수 있도록 설정되고, 상기 α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의 되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the set pH is set so that the α loading value of the absorbent can be maintained from 0.15 to 0.3, and the α loading value is defined as a value obtained by dividing the number of moles of the acid gas by the number of moles of the absorbent. have.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수제는 아민계 화합물, 아미노산염계, 무기염계 용액 및 암모니아수로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the absorbent may include at least one selected from the group consisting of an amine-based compound, an amino acid salt-based solution, an inorganic salt-based solution, and aqueous ammonia.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 산성가스 포집공정 자동 제어장치를 이용한 산성가스 포집공정 자동 제어방법에 있어서, 상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정단계, 상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브 제어단계, 상기 재생 흡수제가 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정단계; 및 상기 포화 흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브 제어단계를 포함하고, 상기 제1 컨트롤밸브 제어단계 및 제2 컨트롤밸브 제어단계는 프로세서를 통하여 제어하는 것인, 산성가스 포집공정 자동제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, in the method for automatically controlling the acid gas collection process using the automatic control device for the acid gas collection process, the first pH measuring step of measuring the first pH of the saturated absorbent, the regenerated absorbent is the a first control valve control step configured to control an amount supplied from the regeneration tower to the absorption tower, a second pH measurement step configured to measure a second pH of the regeneration absorbent; and a second control valve control step configured to control the amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower, wherein the first control valve control step and the second control valve control step are controlled through a processor It provides a method for automatically controlling the acid gas collection process.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 pH측정단계는 흡수탑으로부터 배출된 포화흡수제가 재생탑으로부터 배출된 재생 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하고, 제2 pH측정단계는 재생탑으로부터 배출된 재생 흡수제와 흡수탑으로부터 배출된 포화 흡수제가 열교환을 하기 전 측정하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the first pH measurement step, the saturated absorbent discharged from the absorption tower is measured before heat exchange with the regenerated absorbent discharged from the regeneration tower, and the second pH measurement step is the regeneration discharged from the regeneration tower The absorbent and the saturated absorbent discharged from the absorption tower may be measured before heat exchange.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전소 및 석유화학 공정 배가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 지속적으로 변경되어 에너지 사용량을 최소화하여 최적운전조건을 유지하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention made as described above, the concentration of carbon dioxide contained in the exhaust gas of the power plant and the petrochemical process is continuously changed, thereby minimizing the energy consumption and maintaining the optimal operating conditions.

또한, 산성가스 포집 흡수제의 pH를 측정하여 흡수제에 산성가스 포집량을 추정하고 포집공정의 컨트롤벨브와 연동하여 흡수제 공급양을 자동제어하여 공정 최적운전조건을 지속적으로 유지하는 효과가 있다.In addition, the pH of the acid gas collection absorbent is measured to estimate the amount of acid gas captured in the absorbent, and the amount of the absorbent supply is automatically controlled in conjunction with the control valve of the collection process, thereby continuously maintaining the optimal operating conditions for the process.

그러나 이러한 효과는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these effects are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1은 종래의 산성가스 포집 제어장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수제의 산성가스 로딩 증가에 따른 pH 측정 결과를 나타낸다.1 is a schematic view showing a conventional acid gas collection control device.
Figure 2 is a schematic diagram showing an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an automatic control method for an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.
4 shows a pH measurement result according to an increase in the acid gas loading of the absorbent according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 지시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. These examples are merely illustrative to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. will be.

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다. Further, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and in case of conflict, this specification, including definitions description will take precedence.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수항하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다. In order to clearly explain the invention proposed in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. And, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, "unit" described in the specification means one unit or block that performs a specific function.

각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.In each step, the identification number (first, second, etc.) is used for convenience of description, and the identification number does not describe the order of each step, and each step does not clearly describe a specific order in context. It may be performed differently from the order specified above.

즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

이하에서는. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Below. In order to enable those of ordinary skill in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

혼합가스로부터 이산화탄소, 황하수소 등과 같은 산성가스를 분리 회수하기 위하여 사용되는 염기성 흡수제는 산성가스를 포집하기 전까지 높은 pH를 유지하다, 산성가스를 포집하게 되면 pH가 일정하게 감소하게 된다. 본 발명은 이러한 흡수제의 특징을 이용하여 산성가스의 분리 효율을 높이고자 한다. The basic absorbent used to separate and recover acid gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide from the mixed gas maintains a high pH until the acid gas is collected. The present invention intends to increase the separation efficiency of acid gas by using the characteristics of the absorbent.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치를 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명은 산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑(10)에서 재생탑(50)으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제를 재생탑(50)에서 흡수탑(10)으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어장치(100)는, 제1 pH측정기(20), 제1 컨트롤밸브(40), 제2 pH측정기(60) 및 제2 컨트롤밸브(70)를 포함한다. Referring to FIG. 2, in the present invention, the saturated absorbent that has absorbed the acid gas is supplied from the absorption tower 10 to the regeneration tower 50, and the regeneration absorbent obtained by separating the acid gas from the absorbent is supplied from the regeneration tower 50 to the absorption tower ( 10), the collection control device 100 capable of automatically controlling the acid gas collection process in the acid gas collection process configured to circulate in It includes a measuring device 60 and a second control valve 70 .

또한, 상기 흡수탑(10)과 재생탑(50) 사이에 포화 흡수제와 재생 흡수제 사이의 열을 교환하기 위한 열교환기(30)를 더 포함한다. In addition, a heat exchanger 30 is further included between the absorption tower 10 and the regeneration tower 50 for exchanging heat between the saturated absorbent and the regeneration absorbent.

산성가스 포집 제어장치(100)에 포함되는 흡수탑(10)은 외부로부터 공급되는 산성가스가 흡수탑(10) 내부에 수용된 흡수제의 반응에 의해서 산성가스를 포집하고 있는 포화 흡수제를 생성하고, 산성가스가 제거된 가스를 외부로 배출시킨다. 상기 포화 흡수제는 산성가스를 흡수하여 초기 흡수제 대비 산성가스의 농도가 높은 흡수제로 정의할 수 있다.The absorption tower 10 included in the acid gas collection control device 100 generates a saturated absorbent in which acid gas supplied from the outside reacts with the absorbent accommodated in the absorption tower 10 to collect the acid gas, and The degassed gas is discharged to the outside. The saturated absorbent may be defined as an absorbent having a higher concentration of acid gas compared to the initial absorbent by absorbing acid gas.

상기 흡수탑(10)내의 산성가스를 흡수하는데 사용되는 흡수제는 아민계 화합물, 아미노산염계, 무기염계 용액 및 암모니아수로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 예를들어, 아민계 화합물을 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 이소프로판올아민, 에틸렌아민, 메틸디에탄올아민, 피페리딘, 디부틸아민, 디이소프로필아민일 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The absorbent used to absorb the acid gas in the absorption tower 10 may include one or more selected from the group consisting of an amine-based compound, an amino acid salt-based solution, an inorganic salt-based solution, and aqueous ammonia. For example, the amine-based compound may be monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, isopropanolamine, ethyleneamine, methyldiethanolamine, piperidine, dibutylamine, or diisopropylamine. no.

제1 pH측정기(20)는 흡수탑(10)에서 생성된 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하는 것으로, 흡수탑(10)과 열교환기(30)의 사이에 위치할 수 있다. The first pH meter 20 measures the first pH of the saturated absorbent produced in the absorption tower 10 , and may be located between the absorption tower 10 and the heat exchanger 30 .

또한 제1 pH 측정기(20)는 제1 컨트롤밸브(40)와 연동되는 것으로, 제1 컨트롤벨브(40)는 제1 pH측정기(20)로부터 측정한 포화 흡수제의 pH에 따라 재생 흡수제가 상기 재생탑(50)에서 상기 흡수탑(10)으로 공급되는 양(순환유량)을 조절하도록 이루어져있다.In addition, the first pH meter 20 is interlocked with the first control valve 40 , and the first control valve 40 regenerates the absorbent according to the pH of the saturated absorbent measured from the first pH meter 20 . It is configured to control the amount (circulation flow rate) supplied from the tower 50 to the absorption tower 10 .

상세하게는 포화 흡수제의 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. In detail, when the first pH of the saturated absorbent is higher than the reference pH, the first control valve 40 may be controlled to decrease the amount of the regenerated absorbent supplied to maintain the set pH of the absorbent.

즉, 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 흡수제가 산성가스를 충분히 포집하지 못한 것으로 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제가 산성가스를 충분히 흡수 할 수 있도록 유도한다. 또한, 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 흡수제가 산성가스를 최대용량 이상 포집하였다고 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제가 산성가스를 흡수 할 수 있도록 유도한다.That is, when the first pH is higher than the reference pH, it is determined that the absorbent does not sufficiently capture the acid gas, and the first control valve 40 is controlled to reduce the supply amount of the regenerated absorbent to allow the absorbent to sufficiently absorb the acid gas. induce you to In addition, when the first pH is lower than the reference pH, it is determined that the absorbent has captured the acid gas by more than the maximum capacity, and the first control valve 40 is controlled to increase the supply amount of the regenerated absorbent so that the absorbent can absorb the acid gas. induce to

흡수제는 종류별로 α로딩 최대값이 존재하며 pH측정을 통해 흡수제가 산성가스를 최대 용량까지 포집했는지 확인 할 수 있다. α로딩값은 산성가스의 몰수를 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의할 수 있는 것으로, 통상적으로 흡수탑(10)의 흡수제 체류시간 및 안전 마진을 고려하여 흡수제가 산성가스를 포집할 수 있는 최대용량은 흡수제의 95% 수준의 pH를 기준으로 제어하는 것이 효율적이다. There is a maximum α loading value for each type of absorbent, and it can be checked whether the absorbent has collected acid gas to the maximum capacity by measuring the pH. The α loading value can be defined as a value obtained by dividing the number of moles of acid gas by the number of moles of the absorbent. In general, the maximum capacity that the absorbent can capture acid gas in consideration of the absorbent residence time and safety margin of the absorption tower 10 . It is effective to control the pH based on the 95% level of the silver absorbent.

따라서, 포화 흡수제의 pH측정 시 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 최대값의 80% 내지 100%를 유지할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the pH set when measuring the pH of the saturated absorbent is set so that the α loading value of the absorbent can be maintained at 80% to 100% of the maximum value.

열교환기(30)는 흡수탑(10) 및 재생탑(50) 사이에 위치하는 것으로, 산성가스를 흡수하여 재생탑(50)으로 이동하는 포화 흡수제와 재생탑(50)으로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제 사이의 열을 교환할 수 있다. The heat exchanger 30 is located between the absorption tower 10 and the regeneration tower 50, and separates the acid gas from the saturated absorbent and the regeneration tower 50 and absorbs the acid gas and moves to the regeneration tower 50. Heat can be exchanged between the regenerated absorbents.

예를들어, 산성가스를 흡수하여 재생탑(50)으로 이동하는 포화 흡수제는 45℃ 내지 55℃의 저온상태이고, 산성가스를 분리한 재생 흡수제는 110℃ 내지 120℃의 고온상태로 열교환기를 통하여 포화 흡수제 및 재생 흡수제의 열을 교환할 수 있다. 또한, 이를 통하여 포화 흡수제는 100℃ 내지 105℃로 승온되어 재생탑(50)으로 공급 될 수 있다.For example, the saturated absorbent that absorbs the acid gas and moves to the regeneration tower 50 is in a low temperature state of 45° C. to 55° C., and the regeneration absorbent obtained by separating the acid gas is in a high temperature state of 110° C. to 120° C. through a heat exchanger. The heat of the saturated absorbent and the regenerated absorbent can be exchanged. In addition, through this, the saturated absorbent may be supplied to the regeneration tower 50 by raising the temperature to 100°C to 105°C.

재생탑(50)은 상기 흡수탑(10)으로부터 이송된 포화 흡수제를 재생하여 산성가스 및 재생 흡수제로 분리시키고, 분리된 산성가스를 외부로 배출시키고 재생 흡수제는 다시 흡수탑(10)으로 이송시킨다. 상기 재생 흡수제는 포화 흡수제에서 산성가스가 탈거되어 산성가스의 농도가 저감된 흡수제로 정의될 수 있다.The regeneration tower 50 regenerates the saturated absorbent transferred from the absorption tower 10 and separates it into an acid gas and a regeneration absorbent, discharges the separated acid gas to the outside, and transfers the regeneration absorbent back to the absorption tower 10 . . The regenerated absorbent may be defined as an absorbent in which the acid gas concentration is reduced by removing the acid gas from the saturated absorbent.

제2 pH측정기(60)는 재생탑(50)에서 분리된 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하는 것으로, 재생탑(50)과 열교환기(30)의 사이에 위치할 수 있다. 또한 제2 pH 측정기(60)는 제2 컨트롤밸브(70)와 연동되는 것으로, 제2 컨트롤벨브(70)는 제2 pH측정기(60)로부터 측정한 재생 흡수제의 pH에 따라 포화 흡수제가 상기 흡수탑(10)에서 상기 재생탑(50)으로 공급되는 양(순환유량)을 조절하도록 이루어져있다.The second pH meter 60 measures the second pH of the regeneration absorbent separated in the regeneration tower 50 , and may be located between the regeneration tower 50 and the heat exchanger 30 . In addition, the second pH meter 60 is interlocked with the second control valve 70 , and the second control valve 70 absorbs the saturated absorbent according to the pH of the regenerated absorbent measured from the second pH meter 60 . It is configured to control the amount (circulation flow rate) supplied from the tower 10 to the regeneration tower 50 .

상세하게는 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, when the second pH of the regenerated absorbent is higher than the reference pH, the second control valve 70 may be controlled to increase the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

또한, 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 낮을 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. In addition, when the second pH of the regenerated absorbent is lower than the reference pH, the second control valve 70 may be controlled to decrease the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

흡수제의 재생 반응 시 상용흡수제인 모노에탄올아민(Monoethanolamine)의 경우 산성가스 포집 가능한 최대 α로딩은 0.5으로 재생반응에서 α로딩을 0.2 → 0.1로 0.1을 감소시키는데 필요한 에너지가 0.3 → 0.2로 0.1 감소시키는데 필요한 에너지보다 15%이상 에너지 사용량이 많기 때문에 산성가스 포집량과 에너지 사용량을 고려한 α로딩을 0.2내외로 재생시키는 것이 효율적이다. In the case of monoethanolamine, which is a commercial absorbent in the regeneration reaction of the absorbent, the maximum α loading that can capture acid gas is 0.5, and the energy required to reduce the α loading from 0.2 to 0.1 in the regeneration reaction is reduced from 0.3 to 0.2 by 0.1. Since energy consumption is 15% more than required energy, it is efficient to regenerate the α loading to around 0.2 considering the amount of acid gas collection and energy consumption.

따라서, 재생 흡수제의 pH측정 시 설정된 pH는 흡수제의 α로딩값이 0.15 내지 0.3을 유지할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the pH set when measuring the pH of the regenerated absorbent is set so that the α loading value of the absorbent can be maintained in the range of 0.15 to 0.3.

본 발명에 따른, 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어장치(100)는 도면에 도시하지 않았으나 가스 포집공정의 모든 단계를 자동제어하기 위한 프로세서를 더 포함한다. Although not shown in the drawing, the collection control device 100 capable of automatically controlling the acid gas collection process in the acid gas collection process according to the present invention further includes a processor for automatically controlling all steps of the gas collection process. .

다시 말해, 제1 pH 측정에 따른 제1 컨트롤밸브의 제어 및 제2 pH 측정에 따른 제2 컨트롤밸브의 제어는 프로세서를 통해서 이루어질 수 있다. In other words, the control of the first control valve according to the first pH measurement and the control of the second control valve according to the second pH measurement may be performed through the processor.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an automatic control method for an acid gas collection control device according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 3을 참고하면, 본 발명의 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)은 포화 흡수제 생성단계(S110), 제1 pH 측정단계(S120), 제1 컨트롤밸브 제어단계(S130), 재생 흡수제 분리단계(S140), 제2 pH측정단계(S150) 및 제2 컨트롤밸브 제어단계(S160)를 포함한다.First, referring to FIG. 3 , the automatic control method (S100) of the acid gas collection control device of the present invention includes a saturated absorbent generation step (S110), a first pH measurement step (S120), a first control valve control step (S130), and regeneration It includes an absorbent separation step (S140), a second pH measurement step (S150) and a second control valve control step (S160).

이때 본 발명에 따른 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)은 흡수탑(10)에서 이루어지는 포화 흡수제 생성단계(S110), 제1 pH 측정단계(S120), 제1 컨트롤밸브 제어단계(S130)와 재생탑(50)에서 이루어지는 재생 흡수제 분리단계(S140), 제2 pH측정단계(S150) 및 제2 컨트롤밸브 제어단계(S160)가 동시에 자동제어되는 것이 바람직하다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 흡수탑(10)에서 이루어지는 단계 및 재생탑(50)에서 이루어지는 단계가 각각의 최적운전을 위하여 한쪽에서만 제어가 이루어 질 수 있다. At this time, the automatic control method (S100) of the acid gas collection control device according to the present invention is a saturated absorbent generation step (S110), a first pH measurement step (S120), and a first control valve control step (S130) performed in the absorption tower 10. and the regeneration absorbent separation step (S140), the second pH measurement step (S150) and the second control valve control step (S160) performed in the regeneration tower 50 are automatically controlled at the same time. However, the present invention is not limited thereto, and if necessary, the step performed in the absorption tower 10 and the step performed in the regeneration tower 50 may be controlled only from one side for optimal operation of each.

이를 통해 기존에 일정한 흡수제 순환유량 제어에서 발생하는 비효율성을 극봅하고 흡수제의 포집 및 재생 용량 최적화 운전이 가능하다. 또한, 배가스 공급원들의 산성가스 농도 변화에도 산성가스 포집설비에 최적화 운전이 가능하여 산성가스 포집 공정에 사용하는 에너지를 저감할 수 있다.Through this, it is possible to overcome the inefficiency that occurs in the existing constant absorbent circulation flow control and to optimize the absorption and regeneration capacity operation. In addition, it is possible to optimize the operation of the acid gas collection facility even when the acid gas concentration of the exhaust gas sources changes, thereby reducing the energy used in the acid gas collection process.

이하에서는 각 단계에 따라 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the automatic control method (S100) of the acid gas collection control device according to each step will be described in detail.

포화 흡수제 생성단계(S110)는 외부로부터 흡수탑(10)으로 주입된 산성가스가 흡수탑(10) 내부에 있는 염기성 흡수제와 반응하여 포화 흡수제를 생성하게 된다. 생성된 포화 흡수제는 열교환기(30)에서 열교환을 거쳐 재생탑(50)으로 이송되게 된다.In the saturated absorbent generating step ( S110 ), the acid gas injected from the outside into the absorption tower 10 reacts with the basic absorbent in the absorption tower 10 to generate the saturated absorbent. The generated saturated absorbent is transferred to the regeneration tower 50 through heat exchange in the heat exchanger 30 .

상세하게는 산성가스를 포함하고 있는 화학공정가스 및 연소배가스는 흡수탑(10)에 의해 발생되는 압력강하를 극복하기 위하여 팬을 이용하여 배가스 냉각기(80)로 보내지고 냉각된 배가스는 통상적으로 40℃ 내지 60℃의 온도에서 흡수제와 접촉하게 된다. 배가스 중 산성가스는 흡수제와 접촉되어 포화 흡수제를 생성하게 되고, 산성가스를 빼앗긴 배가스는 흡수제 증기가 비말하는 것을 방지하기 위해 세정장치를 거친 후 흡수탑(10)에서 배출된다. In detail, chemical process gas and combustion flue gas containing acid gas are sent to the flue gas cooler 80 using a fan in order to overcome the pressure drop generated by the absorption tower 10, and the cooled flue gas is typically 40 It is brought into contact with the absorbent at a temperature between °C and 60 °C. The acid gas in the flue gas comes into contact with the absorbent to produce a saturated absorbent, and the flue gas from which the acid gas is taken is discharged from the absorption tower 10 after passing through a washing device to prevent the absorbent vapor from splashing.

제1 pH 측정단계(S120)는 포화 흡수제 생성단계(S110)로부터 생성된 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하는 것으로, 제1 pH측정은 흡수탑(10)으로 배출된 포화 흡수제가 재생탑(50)으로부터 배출된 재생 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하는 것으로, 45℃ 내지 55℃의 저온상태의 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하는 것이 바람직하다. 포화 흡수제와 재생 흡수제가 열교환을 진행한 후 포화 흡수제의 pH를 측정하게 되면 이산화탄소의 로딩량의 변화로 인하여 포화 흡수제의 pH의 변동성이 커져서 정확한 측정이 어려워지게 된다. 따라서, 포화 흡수제와 재생 흡수제가 열교환을 하기 전 제1 pH를 측정하는 것이 바람직하다.The first pH measurement step (S120) is to measure the first pH of the saturated absorbent produced in the saturated absorbent generating step (S110), and the first pH measurement is the saturated absorbent discharged to the absorption tower 10 in the regeneration tower 50 ) is measured before heat exchange with the regenerated absorbent discharged from ), and it is preferable to measure the first pH of the saturated absorbent at a low temperature of 45°C to 55°C. When the pH of the saturated absorbent is measured after the saturated absorbent and the regenerated absorbent undergo heat exchange, the pH of the saturated absorbent is fluctuated due to a change in the loading amount of carbon dioxide, making accurate measurement difficult. Therefore, it is preferable to measure the first pH before the saturated absorbent and the regenerated absorbent undergo heat exchange.

제1 컨트롤밸브 제어단계(S130)는 재생 흡수제가 재생탑(50)에서 흡수탑(10)으로 공급되는 양(순환유량)을 제어 하는 것으로, 제1 pH 측정단계(S120)에서 측정된 제1 pH에 따라 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하게 된다.The first control valve control step (S130) is to control the amount (circulation flow rate) of the regeneration absorbent supplied from the regeneration tower 50 to the absorption tower 10, the first pH measured in the first pH measurement step (S120). The first control valve 40 is controlled according to the pH.

상세하게는 포화 흡수제의 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 포화 흡수제의 제1 pH가 기준 pH보다 낮을 경우 상기 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. In detail, when the first pH of the saturated absorbent is higher than the reference pH, the first control valve 40 may be controlled to decrease the amount of the regenerated absorbent supplied to maintain the set pH of the absorbent. In addition, when the first pH of the saturated absorbent is lower than the reference pH, the first control valve 40 may be controlled to increase the supply amount of the regenerated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

즉, 제1 pH가 기준 pH보다 높은 경우 흡수제가 산성가스를 충분히 포집하지 못한 것으로 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제가 산성가스를 충분히 흡수 할 수 있도록 유도한다. 또한, 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 흡수제가 산성가스를 최대용량 이상 포집하였다고 판단하고 제1 컨트롤밸브(40)를 제어하여 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제가 산성가스를 흡수 할 수 있도록 유도한다.That is, when the first pH is higher than the reference pH, it is determined that the absorbent does not sufficiently capture the acid gas, and the first control valve 40 is controlled to reduce the supply amount of the regenerated absorbent to allow the absorbent to sufficiently absorb the acid gas. induce you to In addition, when the first pH is lower than the reference pH, it is determined that the absorbent has captured the acid gas by more than the maximum capacity, and the first control valve 40 is controlled to increase the supply amount of the regenerated absorbent so that the absorbent can absorb the acid gas. induce to

재생 흡수제 분리단계(S140)는 흡수탑(10)에서 재생탑(50)으로 이송된 포화 흡수제를 산성가스와 흡수제로 분리하여 재생 흡수제를 생성하게 된다. 분리된 재생 흡수제는 열교환기(30)에서 포화 흡수제와 열교환을 한 뒤 흡수탑(10)으로 이송되게 된다.In the regeneration absorbent separation step (S140), the saturated absorbent transferred from the absorption tower 10 to the regeneration tower 50 is separated into an acid gas and an absorbent to produce a recycled absorbent. The separated regenerated absorbent is transferred to the absorption tower 10 after heat exchange with the saturated absorbent in the heat exchanger 30 .

제2 pH측정단계(S150)는 재생 흡수제 분리단계(S140)로부터 분리된 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하는 것으로, 제2 pH측정은 재생탑(50)으로 배출된 재생 흡수제가 흡수탑(10)으로부터 배출된 포화 흡수제와 열교환을 하기 전 측정하는 것으로, 110℃ 내지 120℃의 고온상태의 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하는 것이 바람직하다. 재생 흡수제와 포화 흡수제가 열교환을 진행한 후 재생 흡수제의 pH를 측정하게 되면 이산화탄소의 로딩량의 변화로 인하여 재생 흡수제의 pH의 변동성이 커져서 정확한 측정이 어려워지게 된다. 따라서, 재생 흡수제와 포화 흡수제가 열교환을 하기 전 제2 pH를 측정하는 것이 바람직하다.The second pH measurement step (S150) is to measure the second pH of the regenerated absorbent separated from the regenerated absorbent separation step (S140). ), and it is measured before heat exchange with the saturated absorbent discharged, and it is preferable to measure the second pH of the regenerated absorbent at a high temperature of 110°C to 120°C. When the pH of the regenerated absorbent is measured after the regenerated absorbent and the saturated absorbent undergo heat exchange, the pH of the regenerated absorbent becomes more volatile due to a change in the loading amount of carbon dioxide, making accurate measurement difficult. Therefore, it is preferable to measure the second pH before the regenerated absorbent and the saturated absorbent undergo heat exchange.

제2 컨트롤밸브 제어단계(S160)는 포화 흡수제가 흡수탑(10)에서 재생탑(50)으로 공급되는 양(순환유량)을 제어하는 것으로, 제2 pH 측정단계(S150)에서 측정된 제2 pH에 따라 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하게 된다.The second control valve control step (S160) is to control the amount (circulation flow rate) of the saturated absorbent supplied from the absorption tower 10 to the regeneration tower 50, and the second pH measured in the second pH measurement step (S150) is controlled. The second control valve 70 is controlled according to the pH.

상세하게는 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 재생 흡수제의 제2 pH가 기준 pH보다 낮을 경우 상기 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, when the second pH of the regenerated absorbent is higher than the reference pH, the second control valve 70 may be controlled to increase the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the absorbent. In addition, when the second pH of the regenerated absorbent is lower than the reference pH, the second control valve 70 may be controlled to decrease the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the absorbent.

즉, 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 흡수제가 산성가스를 적정 α로딩(흡수제의 산성가스 함유량)이상으로 분리하였다고 판단하고 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 흡수제가 적정 α로딩에 맞게 분리 할 수 있도록 유도한다. 또한, 제2 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 흡수제가 산성가스를 충분히 분리하지 못한 것으로 판단하고 제2 컨트롤밸브(70)를 제어하여 포화 흡수제의 공급되는 양을 감소시켜 흡수제가 산성가스를 충분히 분리 할 수 있도록 유도한다.That is, when the second pH is higher than the reference pH, it is determined that the absorbent has separated the acid gas by more than the appropriate α loading (acid gas content of the absorbent), and the second control valve 70 is controlled to increase the supply amount of the saturated absorbent. This leads to the separation of the absorbent according to the proper α loading. In addition, when the second pH is lower than the reference pH, it is determined that the absorbent does not sufficiently separate the acid gas, and the second control valve 70 is controlled to reduce the supplied amount of the saturated absorbent, so that the absorbent can sufficiently separate the acid gas. induce you to

본 발명에 따른, 산성가스 포집 제어장치 자동제어방법(S100)에 있어서, 가스 포집공정의 모든 단계를 자동제어하기 위하여 프로세서를 통하여 이루어진다. 다시 말해, 제1 pH 측정에 따른 제1 컨트롤밸브의 제어 및 제2 pH 측정에 따른 제2 컨트롤밸브의 제어는 프로세서를 통해서 이루어질 수 있다. In the automatic control method (S100) of the acid gas collection control apparatus according to the present invention, all steps of the gas collection process are automatically controlled through a processor. In other words, the control of the first control valve according to the first pH measurement and the control of the second control valve according to the second pH measurement may be performed through the processor.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수제의 산성가스 로딩 증가에 따른 pH 측정 결과를 나타낸다.4 shows a pH measurement result according to an increase in the acid gas loading of the absorbent according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 다양한 흡수제의 pH와 α로딩 선도를 실험적으로 도출한 것으로, α로딩이 증가할수록 pH가 낮아지는 것을 확인 할 수 있다. 이를 통하여 포화흡수제 및 재생 흡수제의 Δα 로딩(Δα 로딩=포화흡수제의 α 로딩 - 재생 흡수제의 α 로딩)을 실시간으로 도출가능하다. Δα 로딩과 흡수제 순환유량을 이용하여 산성가스 포집량을 계산가능하다.Referring to FIG. 4 , the pH and α loading curves of various absorbents are experimentally derived, and it can be confirmed that the pH decreases as the α loading increases. Through this, the Δα loading of the saturated absorbent and the regenerated absorbent (Δα loading = α loading of the saturated absorbent - α loading of the regenerated absorbent) can be derived in real time. Acid gas capture can be calculated using Δα loading and absorbent circulation flow.

결과적으로 일정한 산성가스 생산을 위한 최적화된 pH를 산출가능하고 이렇게 산출된 pH에 따라, 제1 pH측정기와 연동된 제1 컨트롤밸브(40) 및 제2 pH측정기와 연동된 제2 컨트롤밸브(70)를 다양하게 주입되는 산성가스 농도에 따라 자동제어 하여 최적의 pH를 유지할 수 있게 된다.As a result, it is possible to calculate an optimized pH for constant acid gas production, and according to the calculated pH, the first control valve 40 interlocked with the first pH meter and the second control valve 70 interlocked with the second pH meter ) is automatically controlled according to the concentration of the acid gas injected in various ways to maintain the optimum pH.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples only illustrate the present invention, and the present invention is not limited by the following Examples and Experimental Examples.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

실시예 1Example 1

30wt%의 모노에탈올아민(monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 이용하여 보령화력 0.1MW급 포집설비에 적용하여 12~15vol%의 이산화탄소를 포함한 발전소 실 배가스를 사용하였다. 배가스 주입 온도를 40℃로 조절된 연소배가스를 350m3/hr 유량으로 흡수탑 하부에 투입하였으며, 흡수제의 순환량은 1.4ton/hr, 흡수탑에 투입되는 흡수제의 온도는 40℃로 하였다. By using 30wt% of monoethanolamine (MEA) as an absorbent, it was applied to a 0.1MW-class collection facility at Boryeong Thermal Power Plant, and power plant exhaust gas containing 12~15vol% of carbon dioxide was used. The combustion flue gas, whose flue gas injection temperature was adjusted to 40°C, was fed to the lower part of the absorption tower at a flow rate of 350m 3 /hr, the circulating amount of the absorbent was 1.4 ton/hr, and the temperature of the absorbent input to the absorption tower was 40°C.

제1 pH측정장치는 재생 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 제1 컨트롤밸브와 연동하여 흡수제의 pH가 10~10.5(흡수제 α로딩 최대값의 50~70%)를 유지하도록 자동 제어하였다. 또한, 제2 pH측정장치는 포화 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 제2 컨트롤밸브와 연동하여 흡수제의 pH가 11.5~12.0(흡수제α로딩 0.05~0.1)을 유지 할 수 있도록 자동제어 하였으며, 흡수탑으로 들어오기 전과 흡수탑을 거친 배가스의 이산화탄소 농도를 가스 분석기를 이용하여 측정하여 이산화탄소 제거율이 90%일때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.The first pH measuring device is automatically controlled to maintain the pH of the absorbent in the range of 10 to 10.5 (50 to 70% of the maximum value of the absorbent α loading) in conjunction with the first control valve that determines the supply amount (circulating flow rate) of the regenerated absorbent. did. In addition, the second pH measuring device is automatically controlled so that the pH of the absorbent can be maintained at 11.5 to 12.0 (absorbent α loading 0.05 to 0.1) in conjunction with the second control valve that determines the supply amount (circulating flow rate) of the saturated absorbent. The carbon dioxide concentration of the exhaust gas before entering the absorption tower and passing through the absorption tower was measured using a gas analyzer to calculate the heat consumption of the reboiler per carbon dioxide capture amount (ton) when the carbon dioxide removal rate was 90%.

실시예 2Example 2

재생 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 8.9~9.6(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)를 유지하도록 자동 제어하였으며, 포화 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 11.5~12.0(흡수제α로딩 0.05~0.1)을 유지 할 수 있도록 자동제어하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하고 이산화탄소 제거율이 90%일때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.The pH of the absorbent, which determines the supply amount (circulating flow rate) of the regenerated absorbent, was automatically controlled to maintain 8.9~9.6 (80-100% of the maximum absorbent α loading value), and the supply amount of the saturated absorbent (circulating flow rate) was The experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that the pH of the absorbent to be determined was automatically controlled to maintain 11.5 to 12.0 (absorbent α loading 0.05 to 0.1), and the amount of carbon dioxide captured when the carbon dioxide removal rate was 90% ( The reboiler heat consumption per ton) was calculated.

실시예 3Example 3

재생 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 8.9~9.6(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)를 유지하도록 자동 제어하였으며, 포화 흡수제의 공급되는 양(순환유량)을 결정하는 흡수제의 pH를 10.2~11.2(흡수제α로딩 0.15~0.3)을 유지 할 수 있도록 자동제어하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하고 이산화탄소 제거율이 90%일때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.The pH of the absorbent, which determines the supply amount (circulating flow rate) of the regenerated absorbent, was automatically controlled to maintain 8.9~9.6 (80-100% of the maximum absorbent α loading value), and the supply amount of the saturated absorbent (circulating flow rate) was The experiment was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pH of the absorbent to be determined was automatically controlled to maintain 10.2 to 11.2 (absorbent α loading 0.15 to 0.3), and the amount of carbon dioxide captured when the carbon dioxide removal rate was 90% ( The reboiler heat consumption per ton) was calculated.

비교예 1Comparative Example 1

일반적인 상용공정과 동일하게 진행한 것으로 상기 실시예에서 포화 흡수제 및 재생 흡수제의 pH측정을 통한 순환유량 최적화 기능을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 실시하였으며 이산화탄소 제거율이 90%일 때의 이산화탄소 포집량(ton)당 리보일러 열사용량을 계산하였다.It was carried out in the same manner as in the general commercial process, except for the function of optimizing the circulation flow rate through pH measurement of the saturated absorbent and the regenerated absorbent in the Example, and was carried out in the same manner as in the Example, and the amount of carbon dioxide captured when the carbon dioxide removal rate was 90% The reboiler heat consumption per (ton) was calculated.

하기의 표 1은 상기 실험예,비교예 및 그에 따른 열사용량을 정리한 표이다. Table 1 below is a table summarizing the experimental examples, comparative examples, and heat consumption according thereto.

최적pH 설정값Optimal pH setting 리보일러 열사용량
(GJ/ton-CO2)Reboiler heat consumption
(GJ/ton-CO 2 ) 제1 pH측정기1st pH meter 제2 pH측정기2nd pH meter 실시예 1Example 1 pH10 ~pH10.5
(흡수제 α로딩 최대값의 50~70%)pH10 ~pH10.5
(50-70% of the maximum absorbent α loading) pH11.5 ~pH12.0
(흡수제 α로딩 0.05 ~0.1)pH11.5 ~pH12.0
(Absorbent α loading 0.05 ~0.1) 3.553.55 실시예 2Example 2 pH8.9 ~pH9.6
(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)pH8.9 ~pH9.6
(80-100% of the maximum value of absorbent α loading) pH11.5 ~pH12.0
(흡수제 α로딩 0.05 ~0.1)pH11.5 ~pH12.0
(Absorbent α loading 0.05 ~0.1) 3.453.45 실시예 3Example 3 pH8.9 ~pH9.6
(흡수제 α로딩 최대값의 80~100%)pH8.9 ~pH9.6
(80-100% of the maximum value of absorbent α loading) pH10.2 ~pH11.2
(흡수제 α로딩 0.15 ~0.3)pH10.2 ~pH11.2
(absorbent α loading 0.15 ~0.3) 3.303.30 비교예 1Comparative Example 1 ---- ---- 3.853.85

표 1을 참고하면, 실시예 1의 리보일러 열사용량은 3.55GJ/ton-CO2 이고, 실시예2의 리보일러 열사용량은 3.45GJ/ton-CO2 , 실시예3의 리보일러 열사용량은 3.30GJ/ton-CO2로 실시예 3의 조건에서 열사용량이 가장 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교에 1의 리보일러 열 사용량은 3.85GJ/ton-CO2로 실시예 3과 비교하여 보면 이산화탄소 제거효율 90%로 동일하게 이산화탄소를 포집하여도 실시예3의 조건일 때 리보일러의 열사용량이 14%적게 사용되는 것을 확인 할 수 있다. Referring to Table 1, the heat consumption of the reboiler of Example 1 is 3.55GJ/ton-CO 2 , the heat consumption of the reboiler of Example 2 is 3.45GJ/ton-CO 2 , and the heat consumption of the reboiler of Example 3 is 3.30GJ/ton-CO 2 It can be seen that the heat consumption under the conditions of Example 3 is the lowest. In addition, in comparison, the heat consumption of the reboiler of 1 is 3.85GJ/ton-CO 2 When compared with Example 3, the carbon dioxide removal efficiency is 90%, and even when carbon dioxide is captured the same, the heat loss of the reboiler under the conditions of Example 3 It can be seen that the capacity is used 14% less.

즉, 동일한 이산화탄소 제거율을 기준으로 본 발명에서 개발한 흡수 및 재생공정을 적용할 경우 리보일러에 사용되는 스팀 사용량을 감소시킬 수 있다는 것을 확인 할 수 있다.That is, it can be confirmed that when the absorption and regeneration process developed in the present invention is applied based on the same carbon dioxide removal rate, the amount of steam used in the reboiler can be reduced.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.In this specification, only a few examples among the various embodiments performed by the present inventors are described, but the technical spirit of the present invention is not limited or limited thereto, and it is of course that it may be modified and variously implemented by those skilled in the art.

100: 산성가스 포집 제어장치
10: 흡수탑
20: 제1 pH측정기
30: 열교환기
40: 제1 컨트롤밸브
50: 재생탑
60: 제2 pH측정기
70: 제2 컨트롤밸브
80: 배가스 냉각기 100: acid gas collection control device
10: absorption tower
20: first pH meter
30: heat exchanger
40: first control valve
50: play tower
60: second pH meter
70: second control valve
80: flue gas cooler

Claims (3)

산성가스를 흡수한 포화 흡수제를 흡수탑에서 재생탑으로 공급하고 흡수제로부터 산성가스를 분리한 재생 흡수제를 재생탑에서 흡수탑으로 순환하도록 이루어지는 산성가스 포집공정에서 상기 산성가스 포집공정을 자동으로 제어할 수 있는 포집 제어 장치로서,
상기 포화 흡수제의 제1 pH를 측정하도록 이루어지는 제1 pH측정기;
상기 재생 흡수제가 상기 재생탑에서 상기 흡수탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제1 컨트롤밸브;
상기 재생 흡수제의 제2 pH를 측정하도록 이루어지는 제2 pH측정기;
상기 포화 흡수제가 상기 흡수탑에서 상기 재생탑으로 공급되는 양을 조절하도록 이루어지는 제2 컨트롤밸브; 및
상기 제1 pH에 근거하여 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하고, 제2 pH에 근거하여 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 제1 pH가 기준 pH보다 낮은 경우 상기 제1 컨트롤밸브를 제어하여 상기 재생 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 상기 재생 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 하며,
상기 재생 흡수제의 설정된 pH는 상기 재생 흡수제의 α로딩값이 최대값의 80% 내지 100%를 유지할수 있도록 설정되고,
상기 재생 흡수제의 α로딩값은 상기 산성가스의 몰수를 상기 재생 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의되며,
상기 프로세서는 상기 제2 pH가 기준 pH보다 높은 경우 상기 제2 컨트롤밸브를 제어하여 상기 포화 흡수제의 공급되는 양을 증가시켜 상기 포화 흡수제의 설정된 pH를 유지하도록 하고,
상기 포화 흡수제의 설정된 pH는 상기 포화 흡수제의 α로딩값이 0.15 내지 0.3을 유지할수 있도록 설정되며,
상기 포화 흡수제의 α로딩값은 상기 산성가스의 몰수를 상기 포화 흡수제의 몰수로 나눈 값으로 정의되는 산성가스 포집공정 자동제어 장치.The acid gas collection process can be automatically controlled in the acid gas collection process in which the saturated absorbent that has absorbed the acid gas is supplied from the absorption tower to the regeneration tower, and the regeneration absorbent separated from the acid gas from the absorbent is circulated from the regeneration tower to the absorption tower. As a collection control device capable of
a first pH meter configured to measure a first pH of the saturated absorbent;
a first control valve configured to control an amount of the regeneration absorbent supplied from the regeneration tower to the absorption tower;
a second pH meter configured to measure a second pH of the regenerated absorbent;
a second control valve configured to control the amount of the saturated absorbent supplied from the absorption tower to the regeneration tower; and
A processor for controlling the first control valve based on the first pH and controlling the second control valve based on the second pH
including,
When the first pH is lower than the reference pH, the processor controls the first control valve to increase the supplied amount of the regenerated absorbent to maintain the set pH of the regenerated absorbent,
The set pH of the regenerated absorbent is set so that the α loading value of the regenerated absorbent can be maintained at 80% to 100% of the maximum value,
The α loading value of the regenerated absorbent is defined as a value obtained by dividing the number of moles of the acid gas by the number of moles of the regenerated absorbent,
When the second pH is higher than the reference pH, the processor controls the second control valve to increase the supplied amount of the saturated absorbent to maintain the set pH of the saturated absorbent,
The set pH of the saturated absorbent is set so that the α loading value of the saturated absorbent can be maintained from 0.15 to 0.3,
The α loading value of the saturated absorbent is defined as a value obtained by dividing the number of moles of the acid gas by the number of moles of the saturated absorbent. 제1항에 있어서,
상기 흡수탑과 상기 재생탑 사이에 상기 포화 흡수제와 상기 재생 흡수제 사이의 열을 교환하기 위한 열교환기를 더 포함하는 산성가스 포집공정 자동제어 장치.According to claim 1,
and a heat exchanger for exchanging heat between the saturated absorbent and the regeneration absorbent between the absorption tower and the regeneration tower. 제1항에 있어서,
상기 포화 흡수제는 아민계 화합물, 아미노산염계, 무기염계 용액 및 암모니아수로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 산성가스 포집공정 자동제어 장치.According to claim 1,
The saturated absorbent is an acid gas collection process automatic control device comprising at least one selected from the group consisting of an amine-based compound, an amino acid salt-based solution, an inorganic salt-based solution, and aqueous ammonia.
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