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KR101545604B1 - 발전소 연도 가스의 이산화탄소 포집 방법 및 그 장치 - Google Patents

발전소 연도 가스의 이산화탄소 포집 방법 및 그 장치 Download PDF

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KR101545604B1
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우한 카이디 엔지니어링 테크놀로지 리서치 인스티튜트 코오퍼레이션 엘티디.
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Abstract

발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소를 수거하기 위한 방법과 장치가 개시된다.
본 발명의 방법은 1) 유기 아민과 이온성 액체를 구비하는 복합 흡수제 수용액을 CO2 흡수제로서 사용하는 단계; 2) 지속화 및 투명화를 통해 서로 다른 액체층들을 형성시키는 단계; 3) AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액에 가열 및 분해를 수행하여, 고-농축 CO2를 및 복합 흡수제 수용액을 얻기 위해 리사이클 시키는 단계; 4) 단계 3)에서 얻어진 복합 흡수제 수용액을 리사이클시키는 단계; 5) 고-농축 CO2 가스를 냉각시켜 고온 수증기를 응축수로 만드는 단계; 6) 단계 5)에서 냉각된 고-농축 CO2 가스에 기액 분리를 수행하여, 99% 이상의 순도를 가진 CO2 가스를 얻는 단계; 및 7) 고 순도 CO2 가스를 액체로 변환시켜, 고-농축 산업용 액체 이산화탄소 생성물을 얻는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 수거율이 높고, 에너지 소모가 낮고, 공정이 간단하다.

Description

발전소 연도 가스의 이산화탄소 포집 방법 및 그 장치{method for capturing carbon dioxide in power station flue gas and device therefor}
본 발명은 발전소 보일러의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소의 방출 감소 및 자원 활용 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소의 수집 장치 및 방법에 관한 것이다.
21세기 인류가 직면한 가장 큰 도전들 중 하나는 온실 가스의 방출에 의해 발생되고, 지구 온난화와 기후 변화를 야기하여 생태, 경제, 사회, 및 다른 지구 환경에 막대한 영향을 미치는 온실 효과이다. 이산화탄소는 유기질과 화석 연료의 연소로부터 발생되는 주요 결과물이고, 지구 온난화와 온실 효과에 기여하는 주요한 요소로서 총 온실 효과의 대략 2/3를 기여한다. 현재, 지구의 연간 이산화탄소 방출은 2010년 기준으로 306억 톤까지 상승하고 있다. 중국은 이산화탄소 방출의 대국이 되었고, 그러한 방출은 여전히 증가하고 있다.
2009년 11월, 중국 정부는 세계를 향해 2005년과 비교하여 2020년의 단위당 이산화탄소 방출을 40% 내지 45%까지 줄이겠다고 진지하게 선언하였다. 발전소로부터 나오는 연도 가스는 장기적이고, 지속적이며, CO2의 집중된 방출원이므로, 최우선 과제는 CO2 방출을 감소시키는 것이다. 발전소 연도 가스로부터의 CO2 방출을 감소시키기 위한 새로운 기술과 장치의 개발은 중국 경제 개발에 있어서 탄소 방출 목표를 높였고, 엄청난 사회, 경제적인 이익을 낳고 있다.
CO2를 포집하기 위한 여러 가지 방법들이 개발되고 있다. 화학적 흡수법은 업계에서 광범위하게 적용되고 있고, 화학적 흡수법의 원리는 다음과 같다. 연도 가스의 CO2는 화학 용제와 반응하여 그것에 의해 흡수되는 경향이 있다. 화학 용제의 농후 용액(rich solution)은 CO2를 흡수한 후 평행 상태에 도달하고, 이어서, 농후 용액은 재생 타워 속으로 도입되어 가열 및 분해되어 CO2 가스를 방출하고 부족 용액(barren solution)으로 변환된다. 그 후, 부족 용액이 재생되어 연도 가스로부터 CO2를 흡수한다. 따라서, 흡수 타워와 재생 타워 사이의 흡수 용액의 순환에 의해 연도 가스의 CO2가 포집, 분리, 및 정화된다. 현재, CO2를 흡수하기 위해 아미노 알콜 용액을 사용하는 화학적 흡수법은 가장 널리 사용되는 방법으로서, 특히 MEA(모노에탄올아민)법, MDEA법, 및 혼합 유기 아민법을 포함한다. 생산적인 실행방식으로 화학 분야에서 대략 20년 이상 적용되고 있는 아미노 알콜 흡수를 사용하는 화학적 흡수법은 신속한 흡수 속도 및 강력한 흡수력이라는 특징을 보유하고 있지만, 발전소로부터 나오는 연도 가스의 처리를 위해 사용될 때 다음과 같은 단점들을 구유하는 것으로 입증되었다. 1) 아미노 알콜의 산화성열화가 장치의 장기적 안정적 작동에 영향을 미쳐서 용액이 많이 소비되는 점; 2) 장치가 심각하게 부식되는 점; 및 3) MEA는 일반적으로 20% 이하의 농도를 가지므로 CO2 흡수율이 낮지만 재생시 에너지 소비가 높은 점. 이러한 모든 이유들은 아미노 알콜을 사용함에 의한 이산화탄소 수거 방법에 비용이 많이 드는 요인이 된다.
본 발명의 목적은 높은 수집율, 저 에너지 소비, 및 간소한 공정 절차의 특징을 가진 발전소의 연도 가스의 이산화탄소 수집 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소의 포집 방법은 다음 단계들을 포함한다.
1) 유기 아민과 이온성 액체를 (11.1):1의 몰 비로 물에 혼합시켜 20 내지 40wt.%의 농도를 가진 복합 흡수제 수용액을 얻는 단계로서, CO2 흡수제로서 유기 아민과 이온성 액체를 포함하는 복합 흡수제 수용액을 사용하고, 하방으로 스프레이된 복합 흡수제 수용액에 상방으로 흐르는 연도를 완전히 접촉시키고, 연도 가스의 CO2를 복합 흡수제에 반응시켜 CO2를 흡수할 수 있도록, 먼지 제거와 탈황과 같은 일반적 처리를 거친 후, 발전소 보일러의 후방으로부터 나오는 연도 가스 속으로 복합 흡수제 수용액을 균일하게 스프레이시킨다. 복합 흡수제에 의한 CO2 흡수 원리는 다음과 같다(여기서, A는 유기 아민을 나타내고, B는 이온성 액체를 나타내며, 다음 방정식은 실제 반응 공정을 나타내는 것은 아니지만 물리적 흡수와 화학적 흡수를 포함한다).
A + CO2 = AㆍCO2
B + CO2 = BㆍCO2
5 내지 25 L/m3의 기액비, 40 내지 55℃의 반응 온도, 및 0.01 내지 10atm의 반응 압력을 제어하여, 복합 흡수제 수용액은 적절한 온도와 압력에서 연도 가스의 CO2와 완전히 반응할 수 있으므로, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액을 얻게 된다.
2) 자기 집적(self aggregation) 작용으로 AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 수용액을 지속화 및 투명화시켜서, AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액으로 된 하층과 복합 흡수제 수용액으로 된 상층을 구비하는 서로 다른 액체층들을 형성하는 단계;
AㆍCO2와 BㆍCO2가 분리된 혼합된 농후 용액에서 열교환을 수행하여 CO2 가스가 복합 흡수제의 수용액에 의해 분해되거나 흡수되도록 함으로써 열교환 후 AㆍCO2와 BㆍCO2에 있는 혼합된 농후 용액을 얻는다.
3) 열교환 후 화학적으로 흡수된 CO2를 방출하기 위해, AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액을 열적으로 분해함으로써 고농축 CO2 가스와 복합 흡수제 수용액을 얻으며, 화학적 반응의 원리는 다음과 같다.
AㆍCO2 → A + CO2↑
A + BㆍCO2 → AㆍCO2 + B → A + B + CO2↑
4) CO2 흡수제로서 리사이클링을 위해 단계 3)에서 얻어진 복합 흡수제 수용액을 단계 1)로 복귀시키는 단계;
5) 단계 3)으로부터 분리된 고도의 CO2 가스를 냉각시켜 그 안에서 수증기로 응축시키는 단계;
6) 단계 5)에서 냉각 처리된 후, 고 농축 CO2 가스에서 기액 분리를 수행하여 그 속에 응축된 물을 제거함으로써 99% 이상의 순도를 가진 CO2 가스(고도로 정화된 CO2 가스)를 얻는 단계;
7) 고도로 정화된 CO2 가스를 건조시키고(30초 내지 5분 동안 110℃ 온도에서), 고도로 정화된 CO2 가스를 압축 및 응축시켜서 고도로 정화된 CO2 가스를 액체 상태로 변환시킴으로써, 고농축 산업용 액체 CO2를 얻는 단계.
종래의 이온성 액체는 이미다졸 염, 피롤염, 피리딘염, 암모늄염, 술폰산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된다.
기능화된 이온성 액체는 아미노 그룹을 구비하는 이온성 액체이다.
종래의 이온성 액체는 1-부틸-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 1-부틸-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염, 1-헥실-3-메틸이미다조늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 1-헥실-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된다.
아미노 그룹을 포함하는 이온성 액체는 1-(1-아미노-프로필)-3-메틸이미다조늄 브로마이드, 1-(3-프로필아미노)-3-부틸-이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
고분자 이온성 액체는 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다졸-오-페닐메틸술포닐이미드, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 트리플루오로메틸술포밀 이미드, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
단계 1)의 유기 아민은 에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
단계 3)의 열분해는 80 내지 110℃의 온도, 0.01 내지 10atm의 압력, 및 30초 내지 5분의 시간 동안 수행된다. 먼저, AㆍCO2가 분해되고, 즉, AㆍCO2는 A와 CO2로 분해되는 반면, 그러한 상태에서 BㆍCO2는 CO2를 배출하지 않게 된다. 왜냐하면, BㆍCO2의 CO2는 A에 의해 쉽게 포집되어 연속적으로 분해되어 CO2를 배출하는 AㆍCO2를 형성하고, 고-농축 CO2 가스와 복합 흡수제 수용액이 얻어지기 때문이다.
단계 5)에서 냉각 처리는 분리된 고-농축 CO2 가스를 20 내지 35℃로 냉각하고, 1분 내지 5분 사이의 냉각 시간으로 제어하는 것을 포함한다. 따라서, 다량의 수증기가 응축되어 리사이클링을 위해 분해 타워로 복귀된다.
전술한 방법에 따른 발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소의 수집 장치는 흡수 타워(1), 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7), 재생 타워(22), 기액 분리기(19), 건조기(18), 압축기(17), 및 응축기(16)를 구비한다. 농후 용액은 계층화를 위해 흡수 타워(1)의 바닥으로부터 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)로 유동한다. 기액 분리기(19)의 가스 출구는 건조기(18), 압축기(17), 응축기(16), 및 액체 이산화탄소 저장 탱크(15)에 각각 직렬 연결된다.
경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)의 바닥 유동 출구는 농후 용액 펌프(8)가 배치되는 파이프를 통해 제2 열교환기(23)(제1 가열을 수행함)의 제1 매체(혼합된 응축 액체) 입구에 연결된다. 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)의 상청액 오버플로우는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다. 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 출구는 흡수 용액 순환 펌프(9)가 배치되는 파이프를 통해 흡수 타워(1)의 스프레이층(2)의 스프레이 파이프에 연결된다.
제2 열교환기(23)의 제1 매체(혼합 응축 액체) 출구는 파이프를 통해 제1 열교환기(21)(제2 가열을 수행함)의 제1 매체(혼합 응축 액체) 입구에 연결된다. 제1 열교환기(21)의 제1 매체 출구는 파이프를 통해 재생 타워(22)의 상부에 배치된 입구에 연결된다. 제2 열교환기(23)의 탑에 배치된 가스 출구는 제1 열교환기(21)와 쿨러(20)를 연결하는 파이프에 연결된다. 재생 타워(22)의 상부에 배치된 가스 출구는 파이프를 통해 제1 열교환기(21)의 제2 매체(가스, 제1 매체를 가열) 입구에 연결된다. 제1 열교환기(21)의 제2 매체 출구는 파이프를 통해 쿨러(20)의 입구에 연결된다. 쿨러(20)의 출구는 파이프를 통해 기액 분리기(19)의 입구에 연결된다.
재생 타워(22)의 하부에 배치된 액체 출구는 부족 용액 펌프(13)가 배치된 파이프를 통해 제2 열교환기(23)의 제2 매체 입구에 연결된다. 제2 열교환기(23)의 제2 매체 출구는 필터(24)가 배치되는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다. 기액 분리기(19)의 응축액 오버플로우는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다. 복합 흡수제 수용액을 저장하기 위한 용액 저장 탱크(12)는 용액 펌프(11)가 배치되는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다.
흡수 타워(1)는 공압 버블링 타워이다. 시브(sieve) 플레이트(5), 공압 버블링층(4), 필러층(3), 및 디미스터(demister)(26)는 각각 흡수 타워(1)의 하부에 배치된 연도 가스 입구(6)와 흡수 타워(1)의 탑에 배치된 연도 가스 출구(27) 사이에서 흡수 타워(1)의 바닥에서 위로 정렬된다.
흡수 타워(1)에 마련된 스프레이층(2)에는 2 내지 4개의 스프레이 파이프들이 마련된다. 다수의 노즐들(25)은 각각의 스프레이 파이프에 배치된다. 시브 플레이트(5)는 원형의 관통 구멍을 구비하고, 원형의 관통 구멍과 시브 플레이트의 면적 비율은 30 내지 40%이다. 디미스터(26)는 상부 필터 스크린, 하부 필터 스크린, 및 그들 사이에 배치된 스프레이 유니트를 구비한다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예들에 따른 장점은 다음과 같다.
1. 복합 흡수제 수용액은 유기 아민과 이온성 액체를 구비하고, 유기 아민법과 비교하여 CO2 제거율이 10% 향상된다. 2개의 요소 모두는 흡수하거나 이산화탄소를 흡수할 수 있고, 흡수되거나 흡수된 이산화탄소는 재생 타워 내부의 이동 및 분해를 통해 신속하고 완전하게 배출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 이산화탄소의 수집에 매우 효과적이다.
2. 복합 흡수제 수용액과 연도 가스의 반응으로부터 나오는 결과물이 집적되어 물과 다른 액체층을 형성하기 쉽다. 이산화탄소에 풍부한 액체층이 추출되어 재생 타워로 이송됨으로써, 부분적으로 물이 재생 타워로 들어가는 것을 방지하여, 에너지 소비를 엄청나게 절감한다.
3. 제2 열교환기(부족-농후 용액 열교환기)를 통과시켜, 농후 용액에 분해되거나 흡수된 이산화탄소의 일부가 가열에 의해 방출됨으로써, 재생 타워로 들어가는 농후 용액의 총중량이 감소되어, 에너지 소비를 절감한다. 한편, 흡수 타워로부터 나오는 저온 농후 용액은 재생 타워의 바닥으로부터 나오는 고온 부족 용액과 재생 타워의 탑으로부터 나오는 고온 이산화탄소에 의해 각각 가열됨으로써, 농후 용액의 온도를 증가시키고 에너지 소비를 절감한다. 또한, 재생 타워의 탑으로부터 나오는 고온 이산화탄소는 저온 농후 용액과 열을 교환됨으로써, 쿨러의 냉각수의 소비를 감소시키고 에너지 소비를 절감한다.
4. 본 발명의 방법은 간단한 공정 플로우를 가지며, 관련된 장치들은 저비용 구조이다.
본 발명은 장치들의 심각한 부식, 높은 에너지 소비, 및 높은 재료의 소비와 같은 유기 아민법으로부터 유래하는 종래의 문제점들을 해결한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 발전소의 연도 가스로부터 이산화탄소를 수집하기 위한 장치의 개략도이다.
도면에서, 다음과 같은 참조부호들이 사용되었다.
1: 흡수 타워, 2: 스프레이층, 3: 필러층, 4: 공압 버블링층, 5: 시브 플레이트, 6: 연도 가스 입구, 7: 경사판을 구비하는 퇴적 풀, 8: 농후 용액 펌프, 9: 순환 펌프, 10: 순환 흡수 용액 저장 탱크, 11: 용액 펌프, 12: 용액 저장 탱크, 13: 부족 용액 펌프, 14: 리보일러, 15: 액체 이산화탄소 저장 탱크, 16: 응축기, 17: 압축기, 18: 건조기, 19: 기액 분리기, 20: 쿨러, 21: 제1 열교환기, 22: 재생 타워, 23: 제2 열교환기(부족-농후 용액 열교환기), 24: 필터, 25: 노즐, 26: 디미스터, 27: 연도 가스 출구.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소를 수집하기 위한 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이어지는 예들은 설명의 목적만을 의도하는 것으로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
Example 1
발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소를 수집하기 위한 방법은 다음 단계들을 포함한다.
1) 몰 비가 1.01:1인 유기 아민과 이온성 액체가 수집된다. 유기 아민, 이온성 액체, 및 물이 혼합되어 20wt.%의 농도를 가진 복합 흡수제 수용액이 얻어진다.
이온성 액체는 종래의 이온성 액체의 1-부틸-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염이다.
유기 아민은 에탄올아민(MEA)이다.
복합 흡수제 수용액은 유기 아민을 구비하고, 이온성 액체는 CO2 흡수제로서 사용된다. 복합 흡수제 수용액은 통상의 먼지 제거 및 탈황 처리를 거친 후, 발전소 보일러의 후부로부터 나오는 연도 가스 속으로 균일하게 스프레이되어, 상방으로 유동하는 연도 가스가 하방으로 스프레이된 복합 흡수제 수용액과 완전히 접촉되어 연도 가스에 있는 CO2를 혼합 흡수제와 반응시켜 흡수되도록 한다.
기액비(그 안에 있는 액체는 복합 흡수제 수용액을 의미하고, 그 안에 있는 기체는 연도 가스를 의미함)은 20L/m3로 제어된다. 연도 가스의 CO2와 복합 흡수제 수용액 사이의 반응 온도는 50℃로 제어되고, 흡수 타워의 입구의 압력은 1.2atm으로 제어된다. 따라서, 복합 흡수제 수용액은 적절한 온도와 압력에서 연도 가스의 CO2와 완전히 반응할 수 있으며, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액이 산출된다(A는 유기 아민을 나타내고, B는 기능화된 이온성 액체를 나타냄).
2) CO2를 흡수한 후, AㆍCO2와 BㆍCO2의 입자들은 자기 집적되고, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액은 진정되고 투명화되어 다른 액체층을 형성한다. 하부층은 AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액이고, 상부층은 복합 흡수제 수용액이다. 그 후, AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액의 하부층은 분리된다.
3) 열분해는 AㆍCO2와 BㆍCO2의 분리된 혼합된 농후 용액에서 수행된다. 열분해의 온도는 100℃로 제어되고, 재생 타워 출구의 압력은 0.3atm으로 제어되고, 가열 시간은 2분으로 제어된다. AㆍCO2가 먼저 분해되고, 다시 말해, AㆍCO2가 A와 CO2로 분해되는 한편, BㆍCO2는 그러한 조건에서 CO2를 배출하지 않는다. 왜냐하면, BㆍCO2의 CO2는 A에 의해 포집되어 연속적으로 분해될 AㆍCO2를 형성하고 CO2를 배출시킴으로써, 고도의 CO2가스와 복합 흡수제 수용액이 얻어진다.
4) 단계 3)에서 얻어진 복합 흡수제 수용액은 리사이클링을 위한 CO2 흡수제로서 단계 1)로 복귀된다.
5) 단계 3)으로부터 분리된 고-농축 CO2 가스는 냉각되어 그 안에 있는 고온 수증기를 응축시키고, 이 과정 동안, 고-농축 CO2 가스는 30℃의 온도로 냉각되고, 냉각 시간은 1분 30초로 제어된다. 따라서, 다량의 수증기가 응축되어 리사이클링을 위해 분해 타워로 복귀된다.
6) 단계 5의 냉각 처리 후 고-농축 CO2 가스는 가스 분리를 위해 기액 분리기로 도입된다. 그 속에 있는 응축된 물은 제거되고, 99%를 넘는 순도를 가진 CO2 가스가 얻어진다.
7) 단계 6)에서 얻어진 고도로 정화된 CO2 가스는 건조(2분 동안 110℃ 온도로)되고, 압축기에 의해 압축되고, 응축기에 의해 응축되어 20℃의 온도와 72atm의 압력으로 될 수 있고, 고도로 정화된 CO2 가스를 액체 상태로 변환시킴으로써, 고-농축 산업용 액체 CO2를 얻을 수 있다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구에 있는 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구에 있는 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 달한다.
종래의 MEA를 위한 CO2 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 테스트된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6% 감소된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 방법에 따른 발전소의 연도 가스로부터 이산화탄소를 수거하기 위한 장치는 흡수 타워(1), 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7), 제2 열교환기(23), 제1 열교환기(21), 재생 타워(22), 기액 분리기(19), 건조기(18), 압축기(17), 및 응축기(16)를 구비한다.
흡수 타워(1)는 공압 버블링 타워이다. 필러층은 흡수 타워(1)의 상부에 배치되고, 공압 버블링층은 흡수 타워(1)의 중간부에 배치되고, 시브 플레이트는 흡수 타워(1)의 하부에 배치된다. 재생 타워(22)는 시브 플레이트 타워이다.
시브 플레이트(5), 공압 버블링층(4), 필러층(3), 및 디미스터(demister)(26)는 각각 흡수 타워(1)의 바닥에서 위로, 흡수 타워(1)의 하부에 배치된 연도 가스 입구(6)와 흡수 타워(1)의 탑에 배치된 연도 가스 출구(27) 사이에 배치된다. 흡수 타워(1)에는 스프레이층(2)이 더 마련되고, 스프레이층(2)은 2 내지 4개의 스프레이 파이프들이 마련된다. 3개의 스프레이 파이프들이 도 1에 도시되고, 제1 스프레이 파이프는 시브 플레이트(5) 위에 배치되고, 제2 스프레이 파이프는 공압 버블링층(4) 위에 배치되고, 제3 스프레이 파이프는 필러층(3) 위에 배치된다. 복수의 노즐들(25)은 각각의 스프레이 파이프에 배치된다. 유동율에 따라 노즐들의 특정한 수가 결정되고, 일반적으로 각각의 스프레이 파이프에는 2 내지 20개의 노즐들이 마련된다. 시브 플레이트(5)는 원형의 관통 구멍을 구비하고, 원형 구멍과 시브 플레이트(5)의 면적 비율은 30 내지 40%이다. 디미스터(26)는 상부 필터 스크린, 하부 필터 스크린, 및 그들 사이에 배치된 스프레이 유니트에 마련됨으로써, 연도 가스에 포함된 복합 흡수제 드롭(drop)이 완전히 제거된다.
흡수 타워(1)의 바닥에 배치된 농후 용액 출구는 파이프를 통해 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)의 입구에 연결되기 때문에, 흡수 타워(1)의 바닥으로부터 나오는 농후 용액은 계층화를 위해 경사판을 가진 퇴적 풀(7) 속으로 흐른다. 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)의 상청액은 복합 흡수제 수용액이고, 그 속의 바닥 유동은 기본적으로 복합 흡수제 생성물의 혼합된 집적 액체이다. 경사판을 가진 퇴적 풀(7)의 바닥 유동 출구는 농후 용액 펌프(8)가 배치된 파이프를 통해 제2 열교환기(23)(제1 가열을 수행함)의 제1 매체(혼합된 집적 액체) 입구에 연결된다. 경사판을 가진 퇴적 풀(7)의 상청액 오버플로우는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다. 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 출구는 흡수 용액 순환 펌프(9)가 배치되는 파이프를 통해 흡수 타워(1)에 있는 스프레이층(2)의 스프레이 파이프에 연결된다.
제2 열교환기(23)의 제1 매체(혼합된 집적 액체) 출구는 파이프를 통해 제1 열교환기(21)(제2 가열을 수행함)의 제1 매체(혼합된 집적 액체) 입구에 연결된다. 제1 열교환기(21)의 제1 매체(혼합된 집적 액체) 출구는 파이프를 통해 재생 타워(22)의 상부에 배치된 입구에 연결된다. 제2 열교환기(23)의 탑에 배치된 가스 출구는 제1 열교환기(21)와 쿨러(20)를 연결하는 파이프에 연결된다. 재생 타워(22)의 상부에 배치된 가스 출구는 파이프를 통해 제1 열교환기(21)의 제2 매체(가스, 제1 매체를 가열함) 입구에 연결된다. 제1 열교환기(21)의 제2 매체 출구는 파이프를 통해 쿨러(20)의 입구에 연결된다. 쿨러(20)의 출구는 파이프를 통해 기액 분리기(19)의 입구에 연결된다.
재생 타워(22)에 매칭되는 리보일러(14)는 재생 타워의 바닥 외측에 배치된다. 리보일러(14)는 파이프를 통해 재생 타워의 바닥에 배치된 액체 저장 탱크에 연결된다. 리보일러(14)의 입구는 파이프를 통해 재생 타워의 바닥에 있는 액체 저장 탱크에 연결된다. 재생 타워(22)의 하부에 배치된 액체 출구는 부족 용액 펌프(13)가 배치되는 파이프를 통해 제2 열교환기(23)의 제2 매체 입구에 연결된다. 제2 열교환기(23)의 제2 매체 출구는 필터(24)가 배치되는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다.
기액 분리기(19)의 가스 출구는 건조기(18), 압축기(17), 응축기(16), 및 액체 이산화탄소 저장 탱크(15)에 각각 직렬로 연결된다. 기액 분리기(19)의 응축수 오버플로우는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다.
복합 흡수제 수용액을 저장하기 위한 용액 저장 탱크(12)는 용액 펌프(11)가 배치되는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된다(복합 흡수제 보충 수용액과 물이 용액 저장 탱크(12)에 부가됨).
전술한 장치들은 화학 산업 분야의 일반적 장치들이고, 그들의 특정한 구조에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
연도 가스의 균일한 분배와 기체-액체 접촉이 용이하도록 흡수 타워의 하부의 연도 가스 위에 시브 플레이트가 배치된다. 관통 구멍과 시브 플레이트의 면적 비율은 20 내지 40%로 제어된다. 따라서, 일 측면에 따르면, 상방으로 흐르는 연도 가스가 시브 플레이트를 통과한 후 그 유동 분포가 보다 균등하게 되고, 연도 가스 유동의 사각(dead angle)이 효과적으로 제거됨으로써, 연도 가스와 흡수제 용액 사이의 완전한 접촉이 유효하게 되고, 다른 측면에 따르면, 다수의 노즐 세트의 상호 작용적 분출 동작으로, 흡수 타워의 단면의 스프레이 범위는 300%를 초과하기 때문에, 연도 가스의 이산화탄소는 흡수제 용액과 완전히 접촉하는 반응을 통해 흡수된다.
부족, 농후 용액 열교환기들이 설계된다. 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)에 배치된 농후 용액 출구는 농후 용액 펌프, 제2(부족 용액) 열교환기, 및 제1 열교환기를 통해 재생 타워의 상부에 배치된 입구에 연결된다. 재생 타워의 부족 용액 출구는 부족 용액 펌프와 제2(부족 용액) 열교환기를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크의 상부에 배치된 액체 입구에 연결된다. 따라서, 재생 타워의 부족 용액과 재생 타워의 출구의 연도 가스의 배기열(exhaust heat)은 재생 타워 속으로 도입되는 농후 용액을 예열시키는데 사용된다. 한편, 재생 타워의 하부로부터 방출되는 부족 용액과 재생 타워의 상부로부터 방출되는 연도 가스의 온도가 감소되어, 열교환의 선순환을 구현하여 열 에너지 소스를 절약한다.
연도 가스의 수집 방법과 장치의 작동 공정을 설명하면 다음과 같다.
일반적인 먼지 제거 및 탈황 처리 후, 발전소 보일러의 후방으로부터 나오는 연도 가스는 흡수 타워(1)의 하부에 배치된 연도 가스 입구(6)를 통해 흡수 타워(1) 속으로 도입된다. 연도 가스는 상방으로 흘러서 시브 플레이트(5), 공압 버블링층(4), 및 필러층(3)을 각각 통과한다. 한편, 복합 흡수제 수용액은 스프레이층(2)으로부터 하방으로 스프레이된다. 기액비는 5 내지 25L/m3으로 제어된다. 연도 가스의 CO2와 복합 흡수제 수용액 사이의 반응 온도는 40 내지 55℃로 제어되고, 반응 압력은 0.01 내지 10 atm으로 제어되는 것이 바람직하다. 따라서, 연도 가스의 CO2는 필러층(3)과 공압 버블링층(4)의 복합 흡수제 수용액과 완전히 반응하고, CO2는 화학적으로 합성되거나 용액에 흡수된다.
다량의 CO2 제거 후, 연도 가스는 상방으로 연속적으로 흐르고, 그 안의 흡수제의 프로그(frog) 물방울은 흡수 타워(1)의 탑에 배치된 디미스터(26)에 의해 제거되고, 깨끗한 연도 가스는 직접 대기 중으로 방출된다. CO2 흡수 후 농후 용액은 흡수 타워의 바닥에 떨어져서, 집적과 계층화를 위해 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)로 흐른다. 결과적인 상청액은 소량의 복합 흡수제를 포함하는 용액이고, 바닥 유동은 주로 복합 흡수제 생성물의 집적된 슬러리를 포함한다. 경사판을 구비하는 퇴적 풀의 바닥 유동은 농후 펌프에 의해 전송되어 제2 열교환기(부족 용액 열교환기)의 튜브 측에서 1차로 가열되고 제1 열교환기(21)에서 2차로 가열된 후 그 안의 상부에 배치된 입구를 통해 재생 타워로 들어간다. 용해되거나 흡수된 CO2의 부분은 제2 열교환기(23)(부족 용액 열교환기)에 의해 가열된 후 농후 용액으로부터 방출된다.
CO2를 구성하거나 흡수하는 농후 용액은 재생 타워(22) 속으로 스프레이되어, 시브 플레이트를 각각 통과한다. 복합 흡수제의 생성물은 상방으로 흐르는 증기에 의해 가열되고 분해되어 CO2가 방출된다. 복합 흡수제의 생성물의 불완전하게 분해된 슬러리는 재생 타워의 바닥에 떨어져서, 재생 타워의 바닥에 배치된 리보일러(14)에 의해 80 내지 110℃로 가열됨으로써, 고농축 CO2를 더 분해하고, 복합 흡수제 생성물을 완전히 분해한다.
방출된 CO2 가스는 다량의 수증기와 함께 그 상부에 배치된 가스 출구를 통해 재생 타워(22) 밖으로 나와서, 제1 열교환기(21)로 들어가고, 제2 열교환기(23)(부족-농후 용액 열교환기)에 의해 농후 용액이 가열된다. 열교환 후, 가스는 제2 열교환기(23)(부족-농후 용액 열교환기)에 의한 가열로부터 방출된 가스와 혼합되고, 혼합된 가스는 쿨러(20)로 도입되고, 여기서 CO2 가스는 25 내지 35℃의 온도로 냉각되고, 그 안에 있는 다량의 수증기가 응축 및 분리된다.
재생 타워(22)에서 분해된 복합 흡수제 수용액은 부족 용액 펌프(13)에 의해 펌핑되어 열 에너지를 방출하기 위해 제2 열교환기(23)(부족-농후 용액 열교환기)의 튜브 측으로 도입된다. 복합 흡수제의 냉각된 용액은 필러(24)로 도입되어, 거기서 연도 가스 반응에서 생성된 용해된 중금속 또는 불순물이 제거된다. 복합 흡수제의 정제된 용액은 순환 용액 저장 탱크(10) 속으로 들어간다. 보충 복합 흡수제와 공정 수는 용액 저장 탱크(12)에 부가되어 용액 펌프(11)를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)로 전송된다. 순환 흡수 용액은 흡수 용액 순환 펌프에 의해 흡수 타워의 스프레이층(2)으로 전송되어 스프레이 된 후 흡수된다.
쿨러(20) 처리 후, 고도로 정화된 CO2 가스는 기액 분리기(19)로 도입된다. CO2 가스에 포함된 응축된 액체는 원심 작동에 의해 완전히 분리되고, 99%를 넘는 순도를 가진 CO2 가스가 얻어진다. 분리된 응축 액체는 기액 분리기(19)의 응축수 출구로부터 흘러나와 순환 흡수 용액 저장 탱크(10) 속으로 리사이클링을 위해 들어간다. 그러면, 분리된 고도의 정화된 CO2는 건조기(18)에 의해 건조되고, 압축ㄱ기(17)에 의해 압축되고, 응축기(16)에 의해 응축되어 액체 상태로 변환된다. 고도의 산업용 액체 CO2가 얻어지고 결국 액체 이산화탄소 저장 탱크(15)로 전송되어 저장된다.
Example 2
발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소의 수거 방법은 다음 단계들을 포함한다.
1) 1.1:1의 몰 비를 가진 유기 아민과 기능화된 이온성 액체가 수거된다. 유기 아민, 기능화된 이온성 액체, 및 물이 혼합되어 40wt.%의 농도를 가진 복합 흡수제 수용액을 얻는다.
기능화된 이온성 액체는 아미노 그룹을 구비하는 이온성 액체이고, 1-(1-아미노-프로필)-3-메틸이미다조늄 브로마이드이다.
유기 아민은 N-메틸디에탄올아민(MDEA)이다.
유기 아민과 이온성 액체를 구비하는 복합 흡수제 수용액은 CO2 흡수제로서 사용된다. 복합 흡수제 수용액은 먼지 제거 및 탈황 처리 후 발전소 보일러의 후방으로부터 나오는 연도 가스 속으로 균등하게 스프레이 되기 때문에, 상방으로 흐르는 연도 가스는 하방으로 스프레이된 복합 흡수제 수용액과 완전히 접촉하여 연도 가스의 CO2는 복합 흡수제와 반응하여 흡수되게 한다.
기액비(여기서, 액체는 복합 흡수제 수용액을 의미하고, 기체는 연도 가스를 의미함)는 20L/m3으로 제어된다. 연도 가스의 CO2와 복합 흡수제 수용액 사이의 반응 온도는 50℃로 제어되고, 흡수 타워의 입구의 압력은 1.2atm으로 제어된다. 따라서, 복합 흡수제 수용액은 적절한 온도와 압력에서 연도 가스의 CO2와 완전히 반응할 수 있고, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액이 얻어지며, 여기서, A는 유기 아민을 나타내고, B는 기능화된 이온성 액체를 나타낸다.
AㆍCO2와 BㆍCO2의 입자들은 CO2 흡수 후 자기 집적되고, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액은 진정 및 투명화되어 다른 액체층들을 형성한다. 하부층은 AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액이고, 상부층은 복합 흡수제 수용액이다. 그 후, AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액은 분리된다.
3) 열분해는 AㆍCO2와 BㆍCO2의 분리된 혼합 농후 용액에서 수행된다. 열분해의 온도는 100℃로 제어되고, 재생 타워의 출구의 압력은 0.3atm이고, 가열 시간은 2분으로 제어된다. AㆍCO2는 먼저 분해되고, 즉, AㆍCO2는 A와 CO2로 분해되는 한편 BㆍCO2는 그러한 조건에서 CO2를 방출하지 않는다. 왜냐하면, BㆍCO2는 A에 의해 용이하게 포집되어 AㆍCO2를 형성하여 연속적으로 분해되고 CO2를 방출하기 때문에, 고-농축 CO2 가스와 복합 흡수제 수용액이 얻어진다.
4) 단계 3)에서 얻어진 복합 흡수제 수용액은 CO2 흡수제로서 리사이클링을 위해 단계 1)로 복귀된다.
5) 단계 3)으로부터 분리된 고-농축 CO2 가스는 냉각되어 그 안에 있는 뜨거운 수증기를 응축시키고, 그러는 동안, 고-농축 CO2 가스는 30℃의 온도로 냉각되고, 냉각 시간은 1분 30초로 제어된다. 따라서, 다량의 수증기가 응축되어 리사이클링을 위해 분해 타워로 복귀된다.
6) 고-농축 CO2 가스는 단계 5)에서 냉각 처리된 후 기체-액체 분리를 위해 기액 분리기로 도입된다. 거기서 응축된 물이 제거되고, 99%를 넘는 순도를 가진 CO2가 획득된다.
7) 단계 6)에서 얻어진 고도로 정화된 CO2 가스는 (2분 동안 110℃의 온도에서) 건조되고, 압축기에 의해 압축되고, 응축기에 의해 응축되어, 20℃의 온도, 72atm의 압력으로 되어, 고도로 정제된 CO2 가스가 액체 상태로 변화되어, 고-농축 산업용 액체 CO2를 얻을 수 있다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.4v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 96.7%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.46×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 30.5%로 감소된다.
Example 3
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다.
1) 1.05:1의 몰비를 가진 유기 아민과 기능화된 이온성 액체가 수거된다. 유기 아민, 이온성 액체, 및 물이 혼합되어 40wt.%의 농도를 가진 복합 흡수제 수용액을 얻는다.
이온성 액체는 고분자 이온성 액체이고, 고분자 이온성 액체는 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염이다.
유기 아민은 에탄올아민(MEA)과 N-메틸디에탄올아민(MDEA)을 구비하고; MEA와 MDEA의 배합은 각각 유기 아민의 총중량의 1/2이다.
유기 아민과 이온성 액체를 구비하는 복합 흡수제 수용액은 CO2 흡수제로서 사용된다. 복합 흡수제 수용액은 먼지 제거 및 탈황 처리 후 발전소 보일러의 후방으로부터 나오는 연도 가스 속으로 균등하게 스프레이 되기 때문에, 상방으로 흐르는 연도 가스는 하방으로 스프레이된 복합 흡수제 수용액과 완전히 접촉하여 연도 가스의 CO2가 복합 흡수제와 반응하여 흡수되게 한다.
기액비(여기서 액체는 복합 흡수제 수용액을 의미하고, 기체는 연도 가스를 의미함)는 20L/m3으로 제어된다. 연도 가스의 CO2와 복합 흡수제 수용액 사이의 반응 온도는 50℃로 제어되고, 흡수 타워의 입구의 압력은 1.2atm으로 제어된다. 따라서, 복합 흡수제 수용액은 적절한 온도와 압력에서 연도 가스의 CO2와 완전히 반응할 수 있고, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액이 얻어지며, 여기서, A는 유기 아민을 나타내고, B는 기능화된 이온성 액체를 나타낸다.
AㆍCO2와 BㆍCO2의 입자들은 CO2 흡수 후 자기 집적되고, AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액은 진정 및 투명화되어 다른 액체층들을 형성한다. 하부층은 AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액이고, 상부층은 복합 흡수제 수용액이다. 그 후, AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액은 분리된다.
3) 열분해는 AㆍCO2와 BㆍCO2의 분리된 혼합 농후 용액에서 수행된다. 열분해의 온도는 100℃로 제어되고, 재생 타워의 출구의 압력은 0.3atm이고, 가열 시간은 2분으로 제어된다. AㆍCO2는 먼저 분해되고, 즉, AㆍCO2는 A와 CO2로 분해되는 한편 BㆍCO2는 그러한 조건에서 CO2를 방출하지 않는다. 왜냐하면, BㆍCO2는 A에 의해 용이하게 포집되어 AㆍCO2를 형성하여 연속적으로 분해되고 CO2를 방출하기 때문에, 고-농축 CO2 가스와 복합 흡수제 수용액이 얻어진다.
4) 단계 3)에서 얻어진 복합 흡수제 수용액은 CO2 흡수제로서 리사이클링을 위해 단계 1)로 복귀된다.
5) 단계 3)으로부터 분리된 고-농축 CO2 가스는 냉각되어 그 안에 있는 뜨거운 수증기를 응축시키고, 그러는 동안, 고-농축 CO2 가스는 30℃의 온도로 냉각되고, 냉각 시간은 1분 30초로 제어된다. 따라서, 다량의 수증기가 응축되어 리사이클을 위해 분해 타워로 복귀된다.
6) 고-농축 CO2 가스는 단계 5)에서 냉각 처리된 후 기체-액체 분리를 위해 기액 분리기로 도입된다. 거기서 응축된 물이 제거되고, 99%를 넘는 순도를 가진 CO2가 획득된다.
7) 단계 6)에서 얻어진 고도로 정화된 CO2 가스는 (2분 동안 110℃의 온도에서) 건조되고, 압축기에 의해 압축되고, 응축기에 의해 응축되어, 20℃의 온도, 72atm의 압력으로 되어, 고도로 정제된 CO2 가스가 액체 상태로 변화되어, 고-농축 산업용 액체 CO2를 얻을 수 있다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.6v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 95%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.49×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 29.1%로 감소된다.
Example 4
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 유기 아민과 이온성 액체의 몰 비가 1:1이고, 유기 아민, 이온성 액체, 및 물이 혼합되어 30wt.%의 농도를 가진 복합 흡수제 수용액을 얻는 점을 제외하고는 기본적으로 Example 1과 동일하다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 5
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 1)의 기액비가 5L/m3으로 제어되고, 연도 가스의 CO2와 복합 흡수제 수용액 사이의 반응 온도가 40℃로 제어되고, 반응 압력이 0.01atm으로 제어되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 6
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 1)의 기액비가 25L/m3으로 제어되고, 연도 가스의 CO2와 복합 흡수제 수용액 사이의 반응 온도가 55℃로 제어되고, 반응 압력이 10atm으로 제어되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 7
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 3)의 열분해가 80℃의 온도, 0.01atm의 압력에서 1분의 가열 시간으로 수행되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 8
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 3)의 열분해가 110℃의 온도, 10atm의 압력에서 5분의 가열 시간으로 수행되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 9
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 5)의 냉각 처리 동안, 고농축 CO2 가스가 20℃의 온도로 냉각되고, 냉각 시간이 1분으로 제어되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 10
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 5)의 냉각 처리 동안, 고-농축 CO2 가스가 35℃의 온도로 냉각되고, 냉각 시간이 5분으로 제어되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 11
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 7)의 건조 처리가 110℃의 온도에서 수행되고, 시간은 0.1분으로 제어되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 12
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 단계 7)의 건조 처리가 110℃의 온도에서 수행되고, 시간은 5분으로 제어되는 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 13
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 이온성 액체가 종래의 이온성 액체의 1-부틸-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 14
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 이온성 액체가 종래의 이온성 액체의 1-헥실-3-메틸이미다조늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 15
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 이온성 액체가 종래의 이온성 액체의 1-헥실-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 16
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 이온성 액체가 종래의 이온성 액체의 1-부틸-3-메틸이미다조늄 헥사플루오르인산염, 1-헥실-3-메틸이미다조늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 및 1-헥실-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인삼염이고, 그 배합은 각각 이온성 액체의 총중량의 1/3인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 17
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 이온성 액체는 종래의 이온성 액체와 기능화된 이온성 액체를 포함하고, 그 배합은 각각 이온성 액체의 총중량의 1/2인 점이 다르다.
종래의 이온성 액체는 1-부틸-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염이고, 기능화된 이온성 액체는 1-(1-아미노-프로필)-3-메틸이미다조늄 브로마이드이다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 18
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 1과 동일하지만, 이온성 액체는 종래의 이온성 액체와 기능화된 이온성 액체, 및 고분자 이온성 액체를 포함하고, 그 배합은 각각 이온성 액체의 총중량의 1/3인 점이 다르다.
종래의 이온성 액체는 1-부틸-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염이고, 기능화된 이온성 액체는 1-(1-아미노-프로필)-3-메틸이미다조늄 브로마이드이고, 고분자 이온성 액체는 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염이다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.7v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 94.2%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.52×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 27.6%로 감소된다.
Example 19
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 2와 동일하지만, 기능화된 이온성 액체가 1-(3-프로필아미노)-3-부틸-이미다조늄 테트라플루오로붕산염인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.4v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 96.7%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.46×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 30.5%로 감소된다.
Example 20
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 2와 동일하지만, 기능화된 이온성 액체가 1-(1-아미노-프로필)-3-메틸이미다조늄 브로마이드와 1-(3-프로필아미노)-3-부틸-이미다조늄 테트라플루오로붕산염을 포함하고, 그 배합은 각각 기능화된 이온성 액체의 총중량의 1/2인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.4v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 96.7%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.46×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 30.5%로 감소된다.
Example 21
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 3과 동일하지만, 고분자 이온성 액체가 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.6v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 95%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.49×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 29.1%로 감소된다.
Example 22
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 3과 동일하지만, 고분자 이온성 액체가 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다졸-오-페닐메틸술포닐 이미드인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.6v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 95%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.49×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 29.1%로 감소된다.
Example 23
발전소 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소 수거 방법은 기본적으로 Example 3과 동일하지만, 고분자 이온성 액체가 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 트리플루오로메틸술포닐 이미드와 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염을 포함하고, 그 배합은 각각 고분자 이온성 액체의 총중량의 1/2인 점이 다르다.
실험 결과는 다음과 같다.
흡수 타워의 입구의 연도 가스의 CO2 함량은 12v.%이고, 흡수 타워의 출구의 연도 가스의 CO2 함량은 0.6v.%이고, 따라서, 이산화탄소의 흡수 효율은 95%에 이른다.
종래의 MEA를 위한 CO2의 흡수 후 재생을 위한 에너지 소비는 2.1×107kJ/h이고, 본 실험에서 시험된 재생을 위한 에너지 소비는 1.49×107kJ/h이므로, 에너지 소비는 29.1%로 감소된다.
1...흡수 타워 2...스프레이층
3...필러층 4...공압 버블링층
5...시브 플레이트 6...연도 가스 입구
7...퇴적 풀 8...농후 용액 펌프
9...흡수 용액 순환 펌프 10...순환 흡수 용액 저장 탱크
12...용액 저장 탱크 14...리보일러
15...액체 이산화탄소 저장 탱크 16...응축기
17...압축기 18...건조기
19...기액 분리기 20...쿨러
21...제1 열교환기 22...재생 타워
23...제2 열교환기 25...노즐
26...디미스터 27...연도 가스 출구

Claims (12)

  1. 발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소를 수거하기 위한 방법에 있어서,
    1) 몰 비가 1.1:1인 유기 아민과 이온성 액체를 준비하고, 유기 아민, 이온성 액체, 및 물을 혼합하여 20 내지 40wt.%의 농도를 가진 복합 흡수제 수용액을 얻는 단계로서, 유기 아민과 이온성 액체를 구비하는 복합 흡수제 수용액을 CO2 흡수제로서 사용하여, 먼지 제거와 탈황 후 발전소의 보일러의 후방으로부터 나오는 연도 가스 속으로 복합 흡수제 수용액을 균일하게 도포시켜서, 상방으로 유동하는 연도 가스를 하방으로 도포된 복합 흡수제 수용액에 완전히 접촉시키고 연도 가스의 CO2를 복합 흡수제에 반응시켜 CO2를 흡수하고 AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액을 얻으며(A는 유기 아민을 나타내고, B는 이온성 액체를 나타내고, 5 내지 25L/m3의 기액비, 40 내지 45℃의 반응 온도, 0.01 내지 10atm의 반응 압력으로 제어됨);
    2) 자기 집적 작용에 의해 AㆍCO2와 BㆍCO2의 농후 용액을 지속시키고 투명화시켜 AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액으로 된 하부층과 복합 흡수제 수용액으로 된 상부층을 구비하는 서로 다른 액체층들을 형성시키고, 하부층을 분리시켜 AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액을 얻는 단계로서, AㆍCO2와 BㆍCO2의 분리된 혼합된 농후 용액에서 열교환을 수행하여 그 속에 있는 복합 흡수제 수용액에 의해 용해 또는 흡수된 CO2가 증발되도록 하여 열교환 후 AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액을 생성하는 단계;
    3) 열교환 후, AㆍCO2와 BㆍCO2의 혼합된 농후 용액을 열 분해시켜 화학적으로 CO2를 방출시켜, 고-농축 CO2 가스와 복합 흡수제 수용액을 얻는 단계;
    4) 단계 3)에서 얻어진 복합 흡수제 수용액을 리사이클링을 위한 CO2 흡수제로서 단계 1)로 복귀시키는 단계;
    5) 단계 3)으로부터 분리된 고도의 CO2 가스를 응축수 증기로 냉각시키는 단계;
    6) 단계 5)의 냉각 처리 후 고-농축 CO2 가스에 기액 분리를 수행하여 응축된 물을 제거하여, 99%를 넘는 순도를 가진 CO2 가스를 얻는 단계; 및
    7) 단계 6)에서 얻어진 99%를 넘는 순도를 가진 CO2 가스를 건조, 압축 및 응축시켜, CO2 가스를 액체 상태로 변화시키고, 고-농축 산업용 CO2 가스를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단계 1)의 이온성 액체는 종래의 이온성 액체, 기능화된 이온성 액체, 고분자 이온성 액체, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    종래의 이온성 액체는 이미다졸염, 피롤염, 피리딘염, 암모늄염, 술폰산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    기능화된 이온성 액체는 아미노 그룹을 구비하는 이온성 액체인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    종래의 이온성 액체는 1-부틸-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 1-부틸-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염, 1-헥실-3-메틸이미다조늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 1-헥실-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    이온성 액체는 1-(1-아미노-프로필)-3-메틸이미다조늄 브로마이드, 1-(3-프로필아미노)-3-부틸-이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    고분자 이온성 액체는 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로붕산염, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 헥사플루오로인산염, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다졸-오-페닐메틸술포닐 이미드, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 트리플루오로메틸술포닐 이미드, 폴리-1-(4-스티릴)-3-메틸이미다조늄 테트라플루오로붕산염, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    단계 1)의 유기 아민은 에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, 및 임의의 비율의 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    단계 3)의 열 분해는 80 내지 110℃의 온도, 0.01 내지 10atm의 압력, 및 1 내지 5분의 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    단계 5)의 냉각 처리는 분리된 고-농축 CO2 가스를 20 내지 35℃로 냉각시키고 냉각 시간을 1 내지 5분으로 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 흡수 타워(1)의 바닥으로부터 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)로 흐르는 농후 용액, 재생 타워(22), 가스 출구가 건조기(18), 압축기(18), 응축기(16), 및 액체 이산화탄소 저장 탱크(15)에 각각 직렬로 연결되어 있는 기액 분리기(19)를 구비하는 발전소의 연도 가스로부터 나오는 이산화탄소의 수집 장치에 있어서,
    경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)의 바닥 유동 출구는 농후 용액 펌프(8)가 배치된 파이프를 통해 제2 열교환기(23)의 제1 매체 입구에 연결되어 있고; 경사판을 구비하는 퇴적 풀(7)의 상층액 오버플로우는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결되고; 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 출구는 흡수 용액 순환 펌프(9)가 배치되는 파이프를 통해 흡수 타워(1)에 있는 스프레이층(2)의 스프레이 파이프에 연결되고;
    제2 열교환기(23)의 제1 매체 출구는 파이프를 통해 제1 열교환기(21)의 제1 매체 입구에 연결되고; 제1 열교환기(21)의 제1 매체 출구는 파이프를 통해 재생 타워(22)의 상부에 배치된 입구에 연결되고; 제2 열교환기(23)의 탑에 배치된 가스 출구는 제1 열교환기(21)와 쿨러(20)를 연결하는 파이프에 연결되고; 재생 타워(22)의 상부에 배치된 가스 출구는 파이프를 통해 제1 열교환기(21)의 제2 매체 입구에 연결되고; 제1 열교환기(21)의 제2 매체 출구는 파이프를 통해 쿨러(20)의 입구에 연결되고; 쿨러(20)의 출구는 파이프를 통해 기액 분리기(19)의 입구에 연결되며;
    재생 타워(22)의 하부에 배치된 액체 출구는 부족 용액 펌프(13)가 배치된 파이프를 통해 제2 열교환기(23)의 제2 매체 입구에 연결되고; 제2 열교환기(23)의 제2 매체 출구는 필터(24)가 배치된 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 배치되고; 기액 분리기(19)의 응축물 오버플로우는 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결되고; 복합 흡수제 수용액을 저장하기 위한 용액 저장 탱크(12)는 용액 펌프(11)가 배치된 파이프를 통해 순환 흡수 용액 저장 탱크(10)의 입구에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    흡수 타워(1)는 공압 버블링 타워이고; 시브(sieve) 플레이트(5), 공압 버블링층(4), 필러층(3), 및 디미스터(demister)(26)가 각각 흡수 타워의 바닥에서부터 상방으로, 흡수 타워(1)의 하부에 배치된 연도 가스 입구(6)와 흡수 타워(1)의 탑에 배치된 연도 가스 출구(27) 사이에 배치되고;
    흡수 타워(1)에는 스프레이층(2)이 더 마련되고, 스프레이층(2)에는 2 내지 4개의 스프레이 파이프들이 마련되고, 각각의 스프레이 파이프에는 복수의 노즐들이 배치되고;
    시브 플레이트(5)는 원형의 관통 구멍을 구비하고, 원형의 관통 구멍과 시브 플레이트(5)의 면적 비율을 30 내지 40%이고;
    디미스터(26)는 상부 필터 스크린, 하부 필터 스크린, 및 상부 필터 스크린과 하부 필터 스크린 사이에 배치된 스프레이 유니트를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
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