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습식아민 CO2 포집설비의 물 세정 단 설계에 따른 흡수제 손실 영향 평가
The Effect of Designing Washing Column in Post Combustion CO2 Capture Plant on the Losses of Amine Solvent 원문보기

플랜트 저널 = Plant journal, v.13 no.2, 2017년, pp.34 - 38  

한선구 (대림산업 설계실) ,  고현신 (대림산업 설계실) ,  김성규 (대림산업 설계실) ,  최시묵 (대림산업 설계실)

초록
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상업규모의 온실가스 저감 기술 중 대표적인 기술 중 하나인 연소 후 습식아민 $CO_2$포집 기술에서 기술의 개발에 중점을 두고 있는 부분이 운영비의 개선 부분이다. 습식아민 $CO_2$ 포집기술에서 사용되는 아민은 대체로 고가의 아민을 사용한다. 고가의 아민을 사용하기 때문에 설비 운영 중 발생하는 흡수제의 손실이 운영비에 영향을 미칠 수 있고 설비의 용량이 커질 수록 운영비는 더욱 커지게 된다. 본 연구에서는 150MW급 석탄화력발전소 배기가스에 아민흡수법 CCS기술을 적용 할 경우 흡수제의 손실이 설비 운영비에 미치는 영향과 물 세정 타워의 설계가 흡수제 손실 절감에 어떠한 영향을 미치는지 살펴 보았다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To reduce global warming, there are so many studies, investments and efforts. The Post Combustion $CO_2$ Capture technology is one of these efforts. But the technologies are having trouble with reducing operating prices. And CCS technology which is using amine solvent uses high price amin...

주제어

#연소 후 습식아민 $CO_2$ 포집설비   #아민 흡수제 손실   #물 세정 타워   #온실가스 저감 기술   #운영비용  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 습식아민 공정에서는 설비 운영 간에 다양한 원인에 의해서 흡수제의 손실이 일어나게 된다. 본 논문에서는 흡수제 손실의 원인들 중 설계로 변경으로 줄일 수 있는 것에 대해 고찰하고 CCS에 사용할 아민흡수제 후보로 언급이 가장 많이 되는 흡수제와 그 가격을 기준으로 물 세정 타워의 단수 설계 변경이 흡수제 손실로 인해 증가하는 운영비용에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다.

가설 설정

  • 설비는 1년에 8,000시간 가동 되는 것으로 가정하였다. 또한 세정 단이 추가되면서 발생하는 펌프가 추가 가동되게 되는데 이 펌프의 전력은 1단 추가될 때마다 200kW가 추가로 소모된다고 가정하였고 이때의 전력가격은 한국전력거래소의 2017년 6월1일자 평균 육지 계통한계 가격(SMP)인 85.73 원/kWh를 기준으로 계산하였다.
  • 물 세정 단의 기본 작동원리는 다음과 같다. 물이 세정단을 통과하면서 기상의 아민을 흡수하게 되며 그냥 방치하여 자체 순환시킬 경우 순환되는 물 속에 아민의 농도는 높아지게 될 것이다. 그러므로 세정 단 내부로 순환되는 아민의 농도를 낮추기 위해 순환되는 물보다 낮은 농도의 아민 혹은 Fresh water를 세정 단 입구 배관에 주입하고 세정을 하고 나서 아민 농도가 높아진 물은 하부의 세정 단으로 보내게 된다.
  • 환율은 약 최근 3개월간의 평균가격인 1,125 원/USD를 반영하였다. 설비는 1년에 8,000시간 가동 되는 것으로 가정하였다. 또한 세정 단이 추가되면서 발생하는 펌프가 추가 가동되게 되는데 이 펌프의 전력은 1단 추가될 때마다 200kW가 추가로 소모된다고 가정하였고 이때의 전력가격은 한국전력거래소의 2017년 6월1일자 평균 육지 계통한계 가격(SMP)인 85.
  • 흡수제 손실이 운영비에 미치는 영향을 살펴보기 위한 설비 용량 기준으로 150MW급 CCS를 선정하였으며 운영비 산정 기준에 있어서는 몇 가지 가정을 하였으며 그 내용은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CCS 기술 중 습식아민 포집 기술의 장점은? 기후 변화를 막기 위한 노력의 일환의 기술 중 대표적이라고 할 수 있는 기술이 CCS 기술이다. CCS 기술 중 대형화가 가장 용이한 기술로 연소 후 습식아민 포집 기술이 있으며 실제로 연소 후 습식아민 포집 기술이 적용된 상용 설비가 늘어나고 있는 추세이다. 습식아민 CO2 포집 기술은 화학흡수법으로 공정운영에 상당한 양의 에너지가 소비되므로 생산되는 CO2 단가 대비 운영비가 상대적으로 많이 들어가는 기술이다.
습식아민 CO2 포집 기술은 무엇인가? CCS 기술 중 대형화가 가장 용이한 기술로 연소 후 습식아민 포집 기술이 있으며 실제로 연소 후 습식아민 포집 기술이 적용된 상용 설비가 늘어나고 있는 추세이다. 습식아민 CO2 포집 기술은 화학흡수법으로 공정운영에 상당한 양의 에너지가 소비되므로 생산되는 CO2 단가 대비 운영비가 상대적으로 많이 들어가는 기술이다. 이러한 고 비용의 운영비를 줄이기 위한 연구가 전세계적으로 많이 이루어 지고 있다.
물 세정 단 설계로 흡수제 손실을 감소하는 방법은? CCS 공정도(Fig. 1)에서 흡수탑 상부에서 증발 손실이 대부분 일어나며 여기에 물 세정 단을 추가 설치함으로써 증발로 인해 발생하는 흡수제 손실 감소를 최대화 할 수 있다. 이렇듯 물 세정 단은 설계 강화로 효과적인 운영비 감소를 달성할 수 있는 부분이기 때문에 물 세정 단 설계에 따른 효과에 대해서 연구를 수행하였다.
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참고문헌 (1)

  1. Micheal H. Sheilan, Ben H. Spooner, Egbert van Hoorn, 2015, Amine Treating and Sour Water Stripping, Tenth Edition, Sylphur Experts Inc., Calgary, Alberta, Canada, pp. 92-95. 

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