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KR101937801B1 - 배기가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법 및 제거 장치 - Google Patents

배기가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법 및 제거 장치 Download PDF

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KR101937801B1
KR101937801B1 KR1020120152523A KR20120152523A KR101937801B1 KR 101937801 B1 KR101937801 B1 KR 101937801B1 KR 1020120152523 A KR1020120152523 A KR 1020120152523A KR 20120152523 A KR20120152523 A KR 20120152523A KR 101937801 B1 KR101937801 B1 KR 101937801B1
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KR
South Korea
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ammonia
sulfur oxides
water
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안치규
한건우
이만수
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명은 흡수탑, 흡수탑 세정부, 재생탑, 재생탑 세정부, 및 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수가 공급되어 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스로부터 황산화물(SOx)을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스를 상기 흡수탑으로 공급하는 탈황설비를 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 이산화탄소 제거 단계, 배가스 세정 단계, 암모니아수 재생 단계, 이산화탄소 세정 단계; 및 상기 배가스 세정 단계 및 이산화탄소 세정 단계에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스에 공급하여 황산화물을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스를 상기 이산화탄소 제거 단계에 공급하는 탈황 단계를 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법을 사용함으로써, 이산화탄소 제거 공정에 사용되는 암모니아수를 재이용하여 황산화물을 효과적으로 제거할 수 있어 별도의 약품비 및 폐기물 처리비용을 절약시킬 수 있으며, 배가스의 열에너지를 이산화탄소 제거 공정에 소요되는 에너지로 사용할 수 있어 경제성을 높일 수 있다.

Description

배기가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법 및 제거 장치{Method and apparatus for removing carbon dioxide and SOx from flue gas}
본 발명은 흡수액을 이용하여 이산화탄소를 제거함과 동시에 상기 이산화탄소 제거 공정에 사용되는 세정수를 이용하여 배가스의 황산화물을 제거하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 방법 및 제거 장치에 관한 것이다.
석탄화력발전소 배가스에는 이산화탄소가 약 10~15% 존재하며, 이외에 질소, 산소, 미량성분으로는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)이 존재한다. 상기 배가스로부터 이산화탄소를 제거하는 공정 외에, 배가스 처리 공정으로는 입자상 물질을 bag filter 또는 전기집진기 등을 이용하는 집진 공정, 질소산화물의 제거를 위한 SCR 공정, 황산화물의 제거를 위한 탈황 공정(FGD: Flue gas desulfurization)이 있다.
석탄화력발전소 배가스에 적용 가능한 이산화탄소 포집 공정은 아민을 이용한 화학흡수법이 대표적인데, 상기 화학흡수법에 사용되는 흡수액은 황산화물에 대한 반응성이 높아, 황산화물과 반응하여 열화되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 이산화탄소 흡수 공정에는 도 1에 도시된 것과 같은 탈황 설비가 반드시 필요하며, 경우에 따라서는 보다 엄격한 황산화물 농도 제어가 필요할 경우 추가적으로 탈황 설비를 설치하여 2단 탈황 공정을 구성하기도 한다.
기존의 아민을 이용한 이산화탄소 흡수 공정의 단점을 극복하고자 많은 연구들이 이루어지고 있으며, 특히 아민 흡수제를 대체할 수 있는 흡수제를 개발하는 연구가 활발하다. 아민 흡수제를 대체할 수 있는 흡수제로 화학적 안정성이 높은 암모니아를 이용한 이산화탄소 포집 공정이 개발되고 있으며, Alstom 사의 Chilled ammonia process, RIST에서 개발하고 있는 aqueous ammonia process, Powerspan 사의 ECO2-SO2 공정 등 다양한 형태로 개발되고 있다.
다만, 암모니아수를 이용한 이산화탄소 포집 공정은 암모니아 자체의 높은 증기압으로 인한 암모니아의 슬립 문제가 가장 큰 문제로 작용하고 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 대표적인 암모니아 슬립 저감을 위한 방법으로는 외부에서 첨가제를 주입하거나, 세정단을 설치하여 휘발되는 암모니아를 세정하는 방법이 있으나, 별도의 설치비용이 소모된다는 문제가 있다.
또한, 전형적인 탈황 공정에서는 CaCO3 또는 Ca(OH)2의 슬러리나 고상의 CaO를 황산화물과 반응시켜 CaSO4 형태로 만들어 SOx를 제거하는데, 이 과정에서 다량의 CaCO3, Ca(OH)2 또는 CaO가 소모되며, CaSO4가 폐기물로 생성되기 때문에 약품 구입비 및 폐기물 처리비용이 높다는 문제가 있다.
본 발명의 한 측면은 암모니아를 흡수액으로 하여 배가스에 존재하는 이산화탄소를 제거함과 동시에 슬립되는 암모니아를 이용하여 황산화물을 효과적으로 제거하고, 배가스의 열에너지를 흡수액 재생에너지로 사용할 수 있는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 암모니아를 흡수액으로 하여 배가스에 존재하는 이산화탄소를 제거함과 동시에 슬립되는 암모니아를 이용하여 황산화물을 효과적으로 제거하고, 배가스의 열에너지를 흡수액 재생에너지로 사용할 수 있는 이산화탄소 및 황산화물 제거 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 암모니아수로 흡수하여 배가스를 배출하는 흡수탑; 상기 흡수탑의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑으로부터 배출되는 배가스로부터 암모니아를 세정수로 흡수하여 상기 배가스를 세정하는 흡수탑 세정부; 상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 암모니아수가 공급되고, 가열에 의해 상기 공급된 이산화탄소 함유 암모니아수로부터 이산화탄소를 기상으로 배출하여 암모니아수를 재생하는 재생탑; 상기 재생탑 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 재생탑으로부터 배출되는 이산화탄소로부터 암모니아를 세정수로 흡수하여 상기 이산화탄소를 세정하는 재생탑 세정부; 및 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수가 공급되어 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스로부터 황산화물(SOx)을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스를 상기 흡수탑으로 공급하는 탈황설비를 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치를 제공한다.
상기 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 상기 탈황설비에서 배출된 황산화물을 흡수한 세정수로부터 고상의 (NH4)2SO4를 분리하는 고액분리기를 추가로 포함할 수 있다.
상기 고상의 (NH4)2SO4가 분리된 세정수는 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에 공급될 수 있다.
이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스와 스팀을 열교환하는 스팀 열교환기를 추가로 포함할 수 있다.
상기 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 상기 열교환기에서 배출된 스팀이 공급되어 상기 재생탑에 열에너지를 공급하는 재비기를 추가로 포함할 수 있다.
상기 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 상기 탈황설비에서 배출된 이산화탄소 함유 배가스와 상기 흡수탑에서 배출된 배가스를 열교환하는 배가스 열교환기를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 암모니아수를 상기 이산화탄소 함유 배가스에 흡수액으로 공급하여 이산화탄소를 흡수하고, 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 암모니아수를 제1 하부 스트림으로 배출하며, 이산화탄소가 제거된 배가스를 제1 상부 스트림으로 배출하는 이산화탄소 제거 단계; 상기 제1 상부 스트림으로 배출되는 배가스에 세정수를 공급하고, 상기 제1 상부 스트림에 포함된 암모니아 또는 암모니아 및 잔존 이산화탄소를 흡수하여 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 배출하는 배가스 세정 단계; 상기 제1 하부 스트림을 가열하여 이산화탄소 함유 암모니아수를 이산화탄소 가스의 제2 상부 스트림과 암모니아수의 제2 하부 스트림으로 분리하여 배출하는 암모니아수 재생 단계; 상기 제2 상부 스트림으로 배출되는 이산화탄소 가스에 세정수를 공급하고, 상기 제2 상부 스트림에 포함된 암모니아를 흡수하여 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 배출하는 이산화탄소 세정 단계; 및 상기 배가스 세정 단계 및 이산화탄소 세정 단계에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스에 공급하여 황산화물을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스를 상기 이산화탄소 제거 단계에 공급하는 탈황 단계를 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법을 제공한다.
상기 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법은 상기 탈황 단계에서 배출된 황산화물을 흡수한 세정수로부터 고상의 (NH4)2SO4를 분리하는 고액분리 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법은 상기 고액분리 단계에서 고상의 (NH4)2SO4가 분리된 세정수를 상기 배가스 세정 단계 및 이산화탄소 세정 단계에 공급하는 세정수 재이용 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법은 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스와 스팀을 열교환시키는 스팀 열교환 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법은 상기 스팀 열교환 단계에서 배출된 스팀을 이용하여 상기 암모니아수 재생 단계에 열에너지를 공급하는 재생 열에너지 공급 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법은 상기 탈황 단계에서 배출된 이산화탄소 함유 배가스와 상기 이산화탄소 제거 단계에서 배출된 배가스를 열교환시키는 배가스 열교환 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법을 사용함으로써, 이산화탄소 제거 공정에 사용되는 암모니아수를 재이용하여 황산화물을 효과적으로 제거할 수 있어 별도의 약품비 및 폐기물 처리비용을 절약시킬 수 있으며, 배가스의 열에너지를 이산화탄소 제거 공정에 소요되는 에너지로 사용할 수 있어 경제성을 높일 수 있다.
도 1은 종래에 사용되는 탈황 설비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 종래에 사용되는 탈황 설비를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명은 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 암모니아수로 흡수하여 배가스를 배출하는 흡수탑(101); 상기 흡수탑(101)의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑(101)으로부터 배출되는 배가스로부터 암모니아를 세정수(205)로 흡수하여 상기 배가스를 세정하는 흡수탑 세정부; 상기 흡수탑(101)에서 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 암모니아수가 공급되고, 가열에 의해 상기 공급된 이산화탄소 함유 암모니아수로부터 이산화탄소를 기상으로 배출하여 암모니아수를 재생하는 재생탑(102); 상기 재생탑(102) 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 재생탑(102)으로부터 배출되는 이산화탄소로부터 암모니아를 세정수(205)로 흡수하여 상기 이산화탄소를 세정하는 재생탑 세정부; 및 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수(206)가 공급되어 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201)로부터 황산화물(SOx)을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스(202)를 상기 흡수탑(101)으로 공급하는 탈황설비(104)를 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 이산화탄소 제거 단계; 배가스 세정 단계; 암모니아수 재생 단계; 이산화탄소 세정 단계; 및 탈황 단계를 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법을 제공한다.
화력발전소 등 각종 공업 설비에서 배출되는 배가스(201)는 이산화탄소, 황산화물, 질산화물 등을 포함하고 있다. 따라서, 본 명세서에서는 상기 배가스를 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201)라 한다. 또한, 본 발명의 탈황설비(104) 또는 탈황단계를 거쳐 황산화물이 제거된 배가스를 이하 이산화탄소 함유 배가스(202)라고 한다.
본 발명의 이산화탄소 제거 장치 및 제거 방법에서는, 먼저 탈황처리가 된 이산화탄소 함유 배가스(202)가 흡수탑(101)에 공급되어 이산화탄소 제거 단계가 수행된다. 상기 흡수탑(101)에서는 화학흡수법에 의해 이산화탄소 함유 배가스(202)로부터 이산화탄소를 흡수액으로 흡수하게 되는데, 상기 흡수액은 특별히 한정하지 않으나 화학적으로 안정한 암모니아수를 사용할 수 있다. 상기 이산화탄소를 흡수한 암모니아수는 제1 하부 스트림으로서 흡수탑(101) 하부에서 배출되며, 이산화탄소가 제거된 배가스(203)는 제1 상부 스트림으로 흡수탑(101) 상부로 이동하여 배출된다.
상기 흡수탑(101) 상부에는 흡수탑(101)의 일체형 구조로 포함되는 흡수탑 세정부가 구비되며, 상기 흡수탑 세정부에서 배가스 세정 단계가 수행된다. 상기 흡수탑(101)에서 분리된 제1 상부 스트림인 이산화탄소가 제거된 배가스(203)에는 상기 이산화탄소 제거 단계에서 휘발된 암모니아가 포함될 수 있으므로, 세정수(205)를 공급하여 암모니아를 흡수하게 된다. 이 과정에서 암모니아 외에 상기 흡수탑(101)에서 제거되지 않은 잔존 이산화탄소도 함께 세정수(205)에 흡수되므로, 상기 흡수탑 세정부에서 배출되는 세정수는 이산화탄소 및 암모니아를 함유할 수 있다. 상기 배가스 세정 단계가 수행된 이산화탄소가 제거된 배가스(203)는 스택(108)을 통하여 배출될 수 있다.
상기 이산화탄소 함유 암모니아수(제1 하부 스트림)은 재생탑(102)에 공급되어, 상기 재생탑(102)에서 암모니아수 재생 단계가 수행된다. 상기 재생탑(102) 일측에 재비기(103)를 포함할 수 있으며, 상기 재비기(103)에 의해 재생탑(102)에 열에너지가 공급되어 상기 이산화탄소 함유 암모니아수로부터 이산화탄소(204)를 기상으로 배출하게 된다. 상기 이산화탄소 가스(204)는 제2 상부 스트림으로서 재생탑(102) 상부로 배출되며, 암모니아수는 제2 하부 스트림으로 분리되어 재생탑(102) 하단에서 상기 흡수탑(101)으로 이송되어 흡수액으로 재사용된다.
상기 제2 하부 스트림의 암모니아수는 재생탑(102)에서 가열되어 승온된 상태이므로, 흡수탑(101)에서 높은 효율로 이산화탄소를 흡수하기 위해서는 온도를 낮출 필요가 있다. 따라서, 흡수탑(101)에서 배출된 제1 하부 스트림의 이산화탄소 함유 암모니아수와 열교환기에 의해 열교환하여 온도를 낮출 수 있다. 필요에 따라서는 추가로 열교환기를 구비하여 상기 암모니아수의 온도를 더욱 낮출 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 스트림의 이산화탄소 함유 암모니아수는 열교환기에 의해 승온됨에 따라 재생탑(102)에 공급되는 열에너지가 절감될 수 있다.
상기 재생탑(102) 상부에는 재생탑(102)에 일체형 구조로 포함되는 재생탑 세정부가 구비되며, 상기 재생탑 세정부에서 이산화탄소 세정 단계가 수행된다. 상기 재생탑(102)에서 암모니아수와 분리된 제2 상부 스트림의 이산화탄소 가스에는 상기 암모니아수 재생 단계에서 휘발된 암모니아 가스가 포함될 수 있으므로, 세정수(205)를 공급하여 암모니아를 흡수하게 된다. 이 과정에서 암모니아 외에 미량의 이산화탄소도 함께 흡수되므로, 상기 재생탑 세정부에서 배출되는 세정수는 이산화탄소 및 암모니아를 함유할 수 있다. 상기 이산화탄소 세정 단계가 수행된 암모니아가 제거된 이산화탄소 가스는 재생탑(102) 상부에서 배출된다.
본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 탈황설비(104)를 추가로 포함함으로써, 이산화탄소 포집 공정에 사용되는 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수(206)를 이용하여 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201)로부터 황산화물을 제거하는 탈황단계를 수행할 수 있다. 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에서 배출되는 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수(206) 내에는 암모니아 및 이산화탄소가 암모니아, 탄산암모늄 또는 중탄산암모늄의 형태로 존재하며, 상기 암모니아, 탄산암모늄 또는 중탄산암모늄은 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201) 내의 황산화물과 하기의 반응식 1 내지 3의 화학 반응으로 반응한다.
4NH3 + 2SO2 + O2 + 2H20 → 2(NH4)2SO4 (1)
(NH4)2CO3 + SO2 + O2 → (NH4)2SO4 + CO2 (2)
4NH4HCO3 + 2SO2 + O2 → 2(NH4)2SO4 + 4CO2 + 2H2O (3)
상기 반응으로 생성된 (NH4)2SO4는 탈황설비 배출수(207)와 함께 탈황설비(104)로부터 배출되며 고상의 (NH4)2SO4 (208)는 고액 분리기(105)를 통해 외부로 배출되며, 상기 반응에 의해 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스(202)는 흡수탑(101)으로 공급되어 이산화탄소 제거 단계가 수행된다. 상기 탈황설비(104)에서 이산화탄소 제거 공정에 사용한 세정수, 즉 이산화탄소 및 암모니아 함유 세정수를 탈황공정에 사용함으로써, 종래 탈황공정에서 사용되는 CaCO3, Ca(OH)2 및 CaO 등의 약품에 별도의 비용이 소모되지 않아 경제성을 높일 수 있으며, 이산화탄소 제거 공정과 동시에 탈황공정을 수행할 수 있어 공정의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 고액분리기(105)를 추가로 포함함으로써 상기 탈황설비 배출수(207)에 포함된 고상의 (NH4)2SO4 (208)를 분리하는 고액분리 단계를 수행할 수 있다. 상기 탈황설비 배출수(207)의 (NH4)2SO4 (208)농도가 지속적으로 증가함에 따라 염의 형태로 석출되어 고상의 (NH4)2SO4 (208)가 생성되므로 이를 고액분리기(105)로 분리할 수 있다. 상기 고액분리기(105)는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 하이드로사이클론(Hydrocyclone)을 사용할 수 있다. 종래 탈황공정에서 폐기물로 발생하는 CaSO4는 별도의 처리가 요구되었으나, 상기 (NH4)2SO4 (208)는 별도의 처리가 요구되지 않는다는 장점이 있으며, 특별히 제한하지 않으나 건조 후 비료로 활용할 수 있다. 또한, 특별히 제한하지 않으나, 상기 탈황설비 배출수(207)의 pH는 5.5 이하이므로 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에 세정수(205)로 공급하여 암모니아를 세정할 수 있으며, 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에 이송되는 과정에서 열교환기에 의해 열교환될 수 있다.
한편, 본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 스팀 열교환기(106)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 스팀 열교환기(106)에서는 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201)가 탈황설비(104)에 공급되기 전에, 상기 배가스와 스팀을 열교환하는 스팀 열교환 단계가 수행될 수 있다. 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201)의 온도는 특별히 제한하지 않으나, 약 120~130℃일 수 있으므로, 열교환에 의해 상기 스팀(209)을 약 110℃ 이상으로 승온시킬 수 있다. 상기 열교환에 의해 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스(201)의 온도가 낮아짐에 따라, 상기 이산화탄소 및 암모니아 함유 세정수에 대한 황산화물의 용해도가 높아져, 황산화물 제거율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 열교환에 의해 열교환기에 공급된 스팀(209)은 열에너지를 공급받아 승온되며, 상기 스팀(배열회수 스팀)(209)은 상기 재비기(103)에 공급되어 열에너지를 공급하게 된다. 따라서, 이산화탄소 제거 공정에 소요되는 재생에너지를 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치는 배가스 열교환기(107)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 배가스 열교환기(107)에서 상기 탈황설비(104)에서 배출된 이산화탄소 함유 배가스(202)와 상기 흡수탑(101)에서 배출된 배가스(203)를 열교환하는 배가스 열교환 단계가 수행될 수 있다. 특별히 제한하지 않으나, 상기 탈황설비(104)에서 배출된 이산화탄소 함유 배가스(202)의 온도는 40~60℃이므로, 상기 흡수탑(101)에서 배출된 배가스(203)를 60~80℃까지 승온시킬 수 있다 이와 같이 상기 배가스(203)를 승온시킴으로써 스택(108)에서 용이하게 배출시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
101: 흡수탑 102: 재생탑
103: 재비기 104: 탈황설비
105: 고액분리기 106: 스팀 열교환기
107: 배가스 열교환기 108: 스택
201: 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스
202: 이산화탄소 함유 배가스
203: 배가스 204: 이산화탄소
205: 세정수 206: 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수
207: 탈황설비 배출수 208: (NH4)2SO4
209: 스팀 열교환기에서 배출된 스팀(배열 회수 스팀)

Claims (12)

  1. 이산화탄소 함유 배가스로부터 이산화탄소를 암모니아수로 흡수하여 배가스를 배출하는 흡수탑;
    상기 흡수탑의 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 흡수탑으로부터 배출되는 배가스로부터 암모니아를 세정수로 흡수하여 상기 배가스를 세정하는 흡수탑 세정부;
    상기 흡수탑에서 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 암모니아수가 공급되고, 가열에 의해 상기 공급된 이산화탄소 함유 암모니아수로부터 이산화탄소를 기상으로 배출하여 암모니아수를 재생하는 재생탑;
    상기 재생탑 상부에 일체형 구조로 포함되며, 상기 재생탑으로부터 배출되는 이산화탄소로부터 암모니아를 세정수로 흡수하여 상기 이산화탄소를 세정하는 재생탑 세정부; 및
    상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수가 공급되어 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스로부터 황산화물(SOx)을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스를 상기 흡수탑으로 공급하는 탈황설비
    를 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 탈황설비에서 배출된 황산화물을 흡수한 세정수로부터 고상의 (NH4)2SO4를 분리하는 고액분리기를 추가로 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 고상의 (NH4)2SO4가 분리된 세정수는 상기 흡수탑 세정부 및 재생탑 세정부에 공급되는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스와 스팀을 열교환하는 스팀 열교환기를 추가로 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 스팀 열교환기에서 배출된 스팀이 공급되어 상기 재생탑에 열에너지를 공급하는 재비기를 추가로 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 탈황설비에서 배출된 이산화탄소 함유 배가스와 상기 흡수탑에서 배출된 배가스를 열교환하는 배가스 열교환기를 추가로 포함하는 이산화탄소 및 황산화물 제거 장치.
  7. 암모니아수를 이산화탄소 함유 배가스에 흡수액으로 공급하여 이산화탄소를 흡수하고, 상기 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 함유 암모니아수를 제1 하부 스트림으로 배출하며, 이산화탄소가 제거된 배가스를 제1 상부 스트림으로 배출하는 이산화탄소 제거 단계;
    상기 제1 상부 스트림으로 배출되는 배가스에 세정수를 공급하고, 상기 제1 상부 스트림에 포함된 암모니아 또는 암모니아 및 잔존 이산화탄소를 흡수하여 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 배출하는 배가스 세정 단계;
    상기 제1 하부 스트림을 가열하여 이산화탄소 함유 암모니아수를 이산화탄소 가스의 제2 상부 스트림과 암모니아수의 제2 하부 스트림으로 분리하여 배출하는 암모니아수 재생 단계;
    상기 제2 상부 스트림으로 배출되는 이산화탄소 가스에 세정수를 공급하고, 상기 제2 상부 스트림에 포함된 암모니아를 흡수하여 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 배출하는 이산화탄소 세정 단계; 및
    상기 배가스 세정 단계 및 이산화탄소 세정 단계에서 배출된 암모니아 및 이산화탄소 함유 세정수를 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스에 공급하여 황산화물을 흡수하고, 황산화물이 제거된 이산화탄소 함유 배가스를 상기 이산화탄소 제거 단계에 공급하는 탈황 단계
    를 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 탈황 단계에서 배출된 황산화물을 흡수한 세정수로부터 고상의 (NH4)2SO4를 분리하는 고액분리 단계를 추가로 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 고액분리 단계에서 고상의 (NH4)2SO4가 분리된 세정수를 상기 배가스 세정 단계 및 이산화탄소 세정 단계에 공급하는 세정수 재이용 단계를 추가로 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 이산화탄소 및 황산화물 함유 배가스와 스팀을 열교환시키는 스팀 열교환 단계를 추가로 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 스팀 열교환 단계에서 배출된 스팀을 이용하여 상기 암모니아수 재생 단계에 열에너지를 공급하는 재생 열에너지 공급 단계를 추가로 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법.
  12. 제7 항에 있어서, 상기 탈황 단계에서 배출된 이산화탄소 함유 배가스와 상기 이산화탄소 제거 단계에서 배출된 배가스를 열교환시키는 배가스 열교환 단계를 추가로 포함하는 배가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법.
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