KR20100109108A

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Publication number: KR20100109108A
Application number: KR1020090027538A
Authority: KR
Inventors: 유영돈; 김수현; 김문현; 허려화; 최익환
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-08

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은, 이산화탄소를 흡착할 수 있도록 하나 이상 설치되는 흡착탑과, 흡착탑 각각에 합성가스가 공급되도록 정제장치에 연결 설치되는 가스공급관과, 각 가스공급관상에 설치되어 흡착탑 중 어느 하나에 선택적으로 합성가스를 공급하여 흡착이 이루어지도록 개폐되는 공급밸브와, 흡착탑 각각과 가스엔진 사이에 설치되어 흡착탑을 통과하면서 이산화탄소가 제거된 합성가스를 가스엔진으로 공급하도록 설치되는 가스배출관과, 각 가스배출관상에 설치되며 흡착탑 중 어느 하나의 선택된 흡착탑으로부터 합성가스를 가스엔진측으로 공급이 이루어지도록 선택 개폐되는 배출밸브와, 흡착탑 각각에 설치되며 이산화탄소의 흡착이 완료된 흡착탑에서 이산화탄소의 탈착이 진공으로 이루어지도록 진공펌프에 연결되는 탈착관과, 각 탈착관 상에 설치되어 흡착탑에서 이산화탄소의 탈착이 선택적으로 이루어지도록 설치되는 진공개폐밸브를 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면, 합성가스 내에서의 이산화탄소를 효과적으로 분리하여, CO, H₂를 주성분으로 하는 합성가스로 만들어 가스엔진을 안정적으로 가동시켜 고효율 발전이 가능하고, 가스엔진에서 배출되는 연소가스내에서 이산환탄소 배출량을 줄여 환경 오염을 줄일 수 있는 효과를 가진다.The present invention, the adsorption tower is installed at least one to adsorb carbon dioxide, the gas supply pipe is connected to the purification device so that the synthesis gas is supplied to each of the adsorption tower, and installed on each gas supply pipe selectively synthesized in any one of the adsorption tower A supply valve that opens and closes to supply gas to be adsorbed, a gas discharge pipe installed between each of the adsorption towers and the gas engine, and installed to supply synthetic gas from which carbon dioxide is removed to the gas engine while passing through the adsorption tower, and on each gas discharge pipe. A discharge valve which is installed and selected to open and close the synthesis gas from the selected adsorption tower of one of the adsorption towers to the gas engine side, and is installed in each of the adsorption towers so that the desorption of carbon dioxide is vacuumed in the adsorption tower where adsorption of carbon dioxide is completed. Desorption tube to be connected, and on each desorption tube Value is a vacuum-off valve which is installed so that a desorption of the carbon dioxide selectively performed in the adsorption tower. Therefore, according to the present invention, by effectively separating the carbon dioxide in the synthesis gas to make a synthesis gas containing CO, H₂ as a main component to operate the gas engine stably, high-efficiency power generation is possible, the combustion gas discharged from the gas engine Has the effect of reducing CO2 emissions and reducing environmental pollution.

Description

Translated fromKorean

합성가스에서의 이산화탄소 분리장치{APPARATUS FOR SEPARATION CO2 IN COMPOSITE GAS}Separation device for carbon dioxide in syngas {APPARATUS FOR SEPARATION CO2 IN COMPOSITE GAS}

본 발명은 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물 가스화를 통해 얻어지며 적어도 CO, H₂, CO₂를 주성분으로 하는 합성가스로부터 VAS(Vacuum Swing Adsorption)방법을 통하여 이산화탄소를 효율적으로 분리하여 가스엔진 연료로 공급하기 위한 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for separating carbon dioxide from synthetic gas, and more particularly, to obtaining carbon dioxide from a synthetic gas obtained through waste gasification and containing at least CO, H₂ , and CO₂ through a VAS (Vacuum Swing Adsorption) method. The present invention relates to an apparatus for separating carbon dioxide from syngas for efficient separation and supply to a gas engine fuel.

대체적으로 가스화를 통해 얻어진 합성가스는 CO, H₂, CO₂를 주성분으로 하며, 발열량은 천연가스의 1/5∼1/8정도이다. 이러한 특성을 갖는 합성가스를 가스엔진, 연료전기 등의 연료로 공급하여 폐기물의 고효율 청정 발전 시스템을 구현할 수 있다.Generally, the synthesis gas obtained through gasification is mainly composed of CO, H₂ and CO₂ , and the calorific value is about 1/5 to 1/8 of natural gas. Synthetic gas having such characteristics can be supplied as a fuel such as a gas engine, a fuel electric machine, etc. to implement a high efficiency clean power generation system of waste.

폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스의 성상 및 유량은 공급되는 폐기물의 성상과 가스화기의 운전 조건에 따라 결정되며, 성상 변화가 불가피한 폐기물 특성상 가스화를 통해 얻어진 합성가스 역시 성상 변화가 필연적으로 발생한다. 따라서 합성가스를 가스엔진 연료로 사용할 때, 가스엔진의 제어 방법에 의해 유입되는 합성가스의 성상 변화를 최소화하는 것이 매우 중요한 기술로 요구되고 있다.The properties and flow rate of the syngas obtained through waste gasification are determined by the properties of the waste to be supplied and the operating conditions of the gasifier. Due to the inevitable nature of the waste, the syngas obtained through gasification also inevitably changes in properties. Therefore, when syngas is used as a gas engine fuel, it is required as a very important technology to minimize the change in the properties of the synthesis gas introduced by the control method of the gas engine.

도 1은 종래의 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 가스엔진 연료로 사용하는 시스템을 개략적으로 나타낸 것으로서, 가스화를 통해 얻어진 합성가스는 1000℃ 이상의 고온이며, 폐기물 성상에 따라 분진, H₂S, COS와 같은 황화합물, NH₃ HCN과 같은 질소화합물 등의 오염물질을 포함하고 있다. 따라서 가스화기(10)로부터 배출된 합성가스는 가스엔진(20)의 발전 연료로 사용하기 위해서는 열회수설비(12)와 냉각설비(13), 집진설비(14), 탈염설비(15), 탈황설비(16)를 거치면서 적절히 냉각 및 오염물질에 대한 정제가 이루어지게 된다.FIG. 1 schematically shows a system using a conventional synthesis gas obtained through waste gasification as a gas engine fuel. The synthesis gas obtained through gasification has a high temperature of 1000 ° C. or higher, and dust, H₂ S, and COS according to waste properties. It contains contaminants such as sulfur compounds such as nitrogen compounds and nitrogen compounds such as NH₃ HCN. Therefore, in order to use the syngas discharged from thegasifier 10 as a power generation fuel of thegas engine 20, theheat recovery facility 12, thecooling facility 13, thedust collection facility 14, thedesalination facility 15, and the desulfurization facility Through (16), cooling and purification of contaminants are adequately performed.

그러나, 하기의 [그림 1]에서는 사업장 폐기물을 대상으로 가스화를 통해 얻어진 합성가스의 성분 및 발열량을 나타낸 것으로서, 성분이 CO 20∼30%, H₂ 15∼37%, CO₂ 22∼50% 정도에서 1250∼1800 kcal/Nm³ 사이에서 발열량(HHV)이 변동함을 알 수 있다. 따라서, 이러한 특성을 갖는 합성가스를 가스엔진 연료로 공급할 때, 연료 성상 변동으로 인해 가스엔진의 안정적인 운전이 곤란하며, 특히, 발열량이 낮은 경우에는 엔진내에서 자발적인 연소가 불가능해져서 가스엔진이 정지되는 요인이 될 수 있다.However, [Figure 1] below shows the composition and calorific value of syngas obtained through gasification of workplace wastes, and the components are 20 to 30% CO,_{15 to} 37% H_{2 and} 22 to 50% CO₂ . It can be seen that the calorific value (HHV) varies between 1250 and 1800 kcal / Nm³ . Therefore, when supplying a synthesis gas having such characteristics as a gas engine fuel, it is difficult to operate the gas engine stably due to fluctuations in fuel properties, especially when the calorific value is low, spontaneous combustion in the engine becomes impossible and the gas engine is stopped. It can be a factor.

[그림 1][Figure 1]

이에 따라 합성가스에서 CO₂만을 제거했을 때의 결과를 [그림 2]에 나타내었다. 합성가스는 CO, H₂로만 구성되며 CO의 발열량은 3010 kcal/Nm³, H₂의 발열량은 3060 kcal/Nm³ 정도로 CO와 H₂의 발열량이 유사하므로, CO, H₂가 혼합된 합성가스 발열량은 3000 kcal/Nm³ 로 매우 일정하게 가스엔진으로 공급할 수 있게 됨을 알 수 있다.Accordingly, the result of removing only CO₂ from syngas is shown in [Figure 2]. Synthesis gas is CO, consist of only H₂ is the heating value of the CO is 3010 kcal / Nm^3, because the heat generation amount of H₂ is similar to the heating value of the CO and H₂ about 3060 kcal / Nm^3, CO, the H₂ is mixed syngas The calorific value is 3000 kcal / Nm³ It can be seen that it can be supplied to the gas engine very constant.

[그림 2] 합성가스에서 CO₂를 분리한 후 얻어진 합성가스 성상 및 발열량 변화[Figure 2] Changes in syngas properties and calorific value obtained after CO₂ separation from syngas

위의 결과와 같이 합성가스로부터 이산화탄소의 분리가 요구되며, 이산화탄소의 분리 방법으로는 일반적으로 3가지 방법이 크게 사용되고 있다.As described above, the separation of carbon dioxide from the synthesis gas is required, and three methods are generally used as a method of separating carbon dioxide.

첫째로, PSA(Pressure swing adsorption) : 상온, 가압상태에서 흡착하고, 상온 상압상태에서 탈착하는 방법.First, PSA (Pressure swing adsorption): A method of adsorption at room temperature and pressure, and desorption at room temperature and atmospheric pressure.

둘째로 : TSA(Temperature swing adsorption) : 상온 상압에서 흡착하고, 흡착제의 온도를 증가시켜 고온에서 탈착하는 방법.Second: TSA (Temperature swing adsorption): A method of adsorption at room temperature and normal pressure, and desorption at high temperature by increasing the temperature of the adsorbent.

셋째로 : VSA(Vacuum swing adsorption) : 상온 상압에서 흡착하고, 진공에서 탈착하는 방법.Third: VSA (Vacuum swing adsorption): adsorption at room temperature and atmospheric pressure, desorption in vacuum.

그러나 위의 3가지 방법 중에서 PSA 방법은 이산화탄소를 분리하기 위해서는 가스화기를 고압에서 운전(폐기물 공급도 고압에서 진행)하여야 하나, 폐기물을 고압으로 공급하기는 기술적으로 어려움이 있을 수 있으며, TSA 방법은 흡착된 이산화탄소를 탈착하기 위해서 고온의 증기로 가열하여 일정시간을 유지하여야 하는 단점이 있었다.However, the PSA method requires the gasifier to be operated at high pressure (waste supply also proceeds at high pressure) in order to separate carbon dioxide, but it may be technically difficult to supply waste at high pressure. In order to desorb the carbon dioxide, there has been a disadvantage of maintaining a certain time by heating with high temperature steam.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 그 목적으로 는 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 VAS방식을 이용하여 복수개로 나열 설치되는 흡착탑에 주기적으로 이산화탄소를 흡착시킨 후, 흡착된 흡착탑을 차례로 탈착시킴으로써, CO, H₂를 주성분으로 하는 합성가스로 만들어 가스엔진을 안정적으로 가동시켜 고효율 발전이 가능하고, 가스엔진에서 배출되는 연소가스내에서 이산환탄소 배출량을 줄일 수 있는 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치를 제공하는 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, for the purpose of adsorbing carbon dioxide to the adsorption tower periodically installed in a plurality of syngas obtained through the waste gasification by using the VAS method, the adsorption tower By desorption in order to make the synthesis gas mainly composed of CO and H₂ , to operate the gas engine stably, and to produce high efficiency, and to reduce the amount of carbon dioxide in the combustion gas emitted from the gas engine. To provide a carbon dioxide separation device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 가스화기로부터 생성된 합성가스를 정제장치에서 정제한 후, 정제된 합성가스를 가스엔진에 연료로 공급하기 이전에 합성가스에 포함된 이산화탄소를 분리하기 위한 장치에 있어서, 정제장치와 가스엔진의 사이에 이산화탄소를 흡착할 수 있도록 하나 이상 설치되는 흡착탑과, 흡착탑 각각에 합성가스가 공급되도록 정제장치에 연결 설치되는 가스공급관과, 각 가스공급관상에 설치되어 흡착탑 중 어느 하나에 선택적으로 합성가스를 공급하여 흡착이 이루어지도록 개폐되는 공급밸브와, 흡착탑 각각과 가스엔진 사이에 설치되어 흡착탑을 통과하면서 이산화탄소가 제거된 합성가스를 가스엔진으로 공급하도록 설치되는 가스배출관과, 각 가스배출관상에 설치되며 흡착탑 중 어느 하나의 선택된 흡착탑으로부터 합성가스를 가스엔진측으로 공급이 이루어지도록 선택 개폐되는 배출밸브와, 흡착탑 각각에 설치되며 이산화탄소의 흡착이 완료된 흡착탑에서 이 산화탄소의 탈착이 진공으로 이루어지도록 진공펌프에 연결되는 탈착관과, 각 탈착관 상에 설치되어 흡착탑에서 이산화탄소의 탈착이 선택적으로 이루어지도록 설치되는 진공개폐밸브를 포함하는 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치를 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, after purifying the synthesis gas generated from the gasifier in the purification apparatus, separating the carbon dioxide contained in the synthesis gas before supplying the purified synthesis gas to the gas engine as a fuel In the apparatus for, the adsorption tower is installed at least one to adsorb carbon dioxide between the purification device and the gas engine, the gas supply pipe is connected to the purification device so that the synthesis gas is supplied to each of the adsorption tower, and installed on each gas supply pipe And a supply valve that is selectively opened and closed to supply the synthesis gas to any one of the adsorption towers, and is installed between each of the adsorption towers and the gas engine to supply the synthesis gas from which carbon dioxide is removed to the gas engine while passing through the adsorption tower. The gas discharge pipe and the suction pipe installed on each gas discharge pipe are selected A discharge valve that is selectively opened and closed so that the synthesis gas is supplied from the tower to the gas engine, a desorption tube installed in each of the adsorption towers, and a desorption pipe connected to the vacuum pump so that desorption of carbon dioxide is carried out in a vacuum in the adsorption tower where adsorption of carbon dioxide is completed; It is provided on each desorption tube is provided a carbon dioxide separation device in the synthesis gas comprising a vacuum opening and closing valve is installed to selectively remove the carbon dioxide in the adsorption tower.

또한, 흡착탑에는 이산화탄소를 흡착할 수 있는 13x 제올라이트의 흡착제가 포함될 수 있다.In addition, the adsorption tower may include an adsorbent of 13x zeolite capable of adsorbing carbon dioxide.

또한, 정제장치와 복수의 흡착탑 사이에는 합성가스를 일시 저장할 수 있는 버퍼탱크가 더 포함될 수 있다.In addition, a buffer tank for temporarily storing the synthesis gas may be further included between the purification apparatus and the plurality of adsorption towers.

또한, 흡착탑의 개수는 합성가스에 포함된 이산화탄소의 함유 정도에 따라 가변될 수 있으며, 수학식 y = 2.037 + 0.092 x(단, y는 흡착탑 개수, x 는 이산화탄소 농도)에 의해 설정될 수 있다.In addition, the number of adsorption towers may vary depending on the degree of carbon dioxide contained in the synthesis gas, and may be set by the equation y = 2.037 + 0.092 x (where y is the number of adsorption towers and x is the carbon dioxide concentration).

또한, 흡착탑에서 흡착이 이루어지는 동안 다른 흡착탑들은 탈착이 이루어지고, 이러한 흡착과 탈착이 주기적이면서도 연속적으로 실시될 수 있다.In addition, other adsorption towers are desorbed while adsorption is performed in the adsorption tower, and the adsorption and desorption may be performed periodically and continuously.

또한, 각 흡착탑과 상기 정제장치의 사이에는, 탈착이 완료되어 진공 상태의 흡착탑에 합성가스를 순간적으로 공급하면 압력 저하 현상이 발생할 수 있으므로 흡착탑이 상압으로 유지되도록 설치되는 상압유지용 합성가스공급관과 상압유지용 합성가스공급관상에 설치되는 컨트롤 밸브를 포함할 수 있다.In addition, between the adsorption tower and the refining device, if desorption is completed and supplying syngas to the vacuum adsorption tower instantaneously, a pressure drop may occur, so that the adsorption tower is installed to maintain the atmospheric pressure and the synthesis gas supply pipe for maintaining the atmospheric pressure. It may include a control valve installed on the syngas supply pipe for maintaining the atmospheric pressure.

본 발명의 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치에 의하면, 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 VAS방식을 이용하여 흡착탑에서 이산화탄소를 효과적으로 분리함으로써, CO, H₂를 주성분으로 하는 합성가스로 만들어 가스엔진을 안정적으로 가동시켜 고효율 발전이 가능하고, 가스엔진에서 배출되는 연소가스내에서 이산환탄소 배출량을 줄여 환경 오염을 줄일 수 있는 효과를 가진다.According to the carbon dioxide separation device in the synthesis gas of the present invention, by effectively separating the carbon dioxide from the adsorption tower by using the VAS method, the synthesis gas obtained through waste gasification, making the gas engine stable by making the synthesis gas mainly composed of CO and H₂ It can be operated with high efficiency, and it has the effect of reducing environmental pollution by reducing the carbon dioxide emissions in the combustion gas emitted from the gas engine.

이하 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 하지만, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It is not limited.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a carbon dioxide separation apparatus in the synthesis gas according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시형태의 이산화탄소 분리장치는, 크게 가스화기로부터 생성된 합성가스를 정제하기 위한 정제장치(100)와, 정제장치(100)에서 정제된 합성가스에서 이산화탄소를 분리하기 위하여 하나 이상 설치되는 흡착탑(120)과, 흡착탑(120)에서 이산화탄소가 분리된 합성가스를 연료로 사용하는 가스엔진(110)으로 구성된다.As illustrated in FIG. 2, the carbon dioxide separation apparatus of the present embodiment is largely used to separate carbon dioxide from thepurification apparatus 100 for purifying syngas generated from the gasifier and the synthesis gas purified by thepurification apparatus 100. In order to be configured with one ormore adsorption tower 120 and agas engine 110 using the synthesis gas separated from the carbon dioxide in theadsorption tower 120 as a fuel.

여기서 정제장치(100)는 회수설비(102)와 냉각설비(103), 집진설비(104), 탈염설비(105), 탈황설비(106)로 구성되며, 이들을 차례로 거치면서 적절히 냉각 및 오염물질에 대한 정제가 이루어지게 된다.Here, thepurification apparatus 100 is composed of arecovery unit 102, acooling unit 103, adust collecting unit 104, adesalination unit 105, adesulfurization unit 106, in order to properly cool and contaminated by passing through them Purification is performed.

그리고 정제장치(100)와 가스엔진(110)의 사이에 설치되어 가스엔진(110)으로의 합성가스 공급 이전에 합성가스에 함유된 이산화탄소를 분리하여 공급할 수 있는 흡착탑(120)이 하나 이상 설치될 수 있다.In addition, at least oneadsorption tower 120 may be installed between therefining apparatus 100 and thegas engine 110 to separate and supply carbon dioxide contained in the synthesis gas before supplying the synthesis gas to thegas engine 110. Can be.

흡착탑(120)은 복수개가 나란히 배열 설치될 수 있으며, 이 흡착탑(120)에는 이산화탄소를 흡착할 수 있는 13x 제올라이트의 흡착제가 포함될 수 있다. 13x 제올라이트 흡착제는 통상적으로 g당 40~50mg의 이산화탄소를 흡착할 수 있다.Adsorption tower 120 may be provided in a plurality arranged side by side, theadsorption tower 120 may include a 13x zeolite adsorbent that can adsorb carbon dioxide. 13x zeolite adsorbents can typically adsorb 40-50 mg of carbon dioxide per gram.

한편, 흡착탑(120)의 배열 개수는 이산화탄소의 흡착과 탈착이 번갈아 가면서 연속적으로 이루어지도록 복수개의 설치가 필요하며, 도시된 바에 따르면 4개가 설치되었으나, 합성가스에 포함된 이산화탄소의 함유 정도에 따라 가변되어 설치될 수 있고, 더 나아가 흡착탑(120)의 개수는, y = 2.037 + 0.092 x(단, y는 흡착탑 개수, x 는 이산화탄소 농도)의 수학식에 의하여 설정될 수 있다.On the other hand, the number of arrangement of theadsorption tower 120 is required to install a plurality of so that the adsorption and desorption of carbon dioxide is made in succession alternately, four as shown is installed, but varies depending on the content of carbon dioxide contained in the synthesis gas And the number of theadsorption tower 120 may be set by the equation of y = 2.037 + 0.092 x (where y is the number of adsorption towers and x is the carbon dioxide concentration).

수학식은 [그림 3]에 나타난 기울기 값에 의하여 2.037, 0.092의 수치가 산정되었다.In the equation, values of 2.037 and 0.092 were calculated based on the slope values shown in [Figure 3].

[그림 3] [Figure 3]

이러한 흡착탑(120) 각각에는 상부측으로 가스공급관(130)이 설치되고, 이 가스공급관(130)에는 정제장치(100) 중 마지막 단에 설치된 탈황설비(106)에 연결 설치된다.Each of theseadsorption towers 120 is provided with agas supply pipe 130 to the upper side, thegas supply pipe 130 is connected to thedesulfurization facility 106 installed at the last stage of thepurification apparatus 100.

여기서 탈황설비(106)와 가스공급관(130) 사이에는 합성가스를 일시 저장할 수 있는 버퍼탱크(140)가 더 포함될 수 있다.Thedesulfurization facility 106 and thegas supply pipe 130 may further include abuffer tank 140 for temporarily storing the synthesis gas.

그리고 각 흡착탑(120)에 연결된 이들 각 가스공급관(130)상에는 흡착탑(120) 중 어느 하나에만 선택적으로 합성가스를 공급하여 흡착이 이루어지도록 개폐 조절되는 공급밸브(132)가 설치될 수 있다.And on each of thegas supply pipe 130 connected to each of theadsorption tower 120, asupply valve 132 that can be opened and closed so that the adsorption is made by selectively supplying the synthesis gas to only one of theadsorption tower 120 may be installed.

여기서 공급밸브(132)의 개폐 조절을 통하여 흡착탑(120) 중 어느 하나에만 선택적으로 합성가스를 공급하여 흡착이 이루어지도록 하는 이유인 즉, 예컨대 CO 40.6%, H₂ 36.4%, CO₂ 21.2% 의 구성 성분을 가지는 합성가스일 경우 합성가스가 흡착탑(120)을 통과하면서 배출되는 합성가스의 조성을 보면 대략 CO 50% 내외, H₂ 45∼50%, CO₂는 3∼5% 정도인 결과를 얻지만, 대략 10분 정도 흡착하면 흡착제에 CO₂가 전부 흡착하여 배출되는 합성가스 내의 CO₂ 농도가 증가됨이 [그림 4]를 통해 알 수 있다.Here, the reason why adsorption is performed by selectively supplying synthesis gas to only one of theadsorption towers 120 through opening / closing control of thesupply valve 132, for example, CO 40.6%, H₂ 36.4%, and CO₂ 21.2% In the case of syngas having constituents, the composition of the syngas discharged while passing through theadsorption tower 120 results in approximately 50% CO, 45-50% H₂ , and 3-5% CO_2. However, it can be seen from [Figure 4] that the adsorption for approximately 10 minutes increases the CO₂ concentration in the syngas discharged by adsorbing all the CO₂ to the adsorbent.

[그림 4] [Figure 4]

이 결과로부터 흡착탑(120)은 복수개로 구성되고, 이들 복수의 흡착탑(120)중 어느 하나의 흡착탑(120)에서 흡착이 이루어지는 동안 다른 흡착탑(120)들은 탈착이 이루어지고, 이러한 흡착과 탈착이 주기적이면서도 연속적으로 실시된다. 따라서 가스공급관(130)에 공급밸브(132)의 설치가 필요하게 된다. From this result, theadsorption tower 120 is composed of a plurality of, theadsorption tower 120 is desorption is performed while the adsorption is carried out in any one of theadsorption tower 120 of the plurality ofadsorption tower 120, such adsorption and desorption is periodically It is also carried out continuously. Therefore, it is necessary to install thesupply valve 132 in thegas supply pipe 130.

또한, 각각의 흡착탑(120) 하부측으로는 가스배출관(150)이 설치되고, 이 가스배출관(150)은 가스엔진(110)에 연결 설치되어 흡착탑(120)을 통과하면서 이산화탄소가 제거된 합성가스를 저장용기(160)에 저장하였다가 가스엔진(110)으로 공급하도록 설치될 수 있다.In addition, agas discharge pipe 150 is installed at the lower side of eachadsorption tower 120, and thegas discharge pipe 150 is connected to thegas engine 110 and passes through theadsorption tower 120 to remove syngas from which carbon dioxide is removed. Thestorage container 160 may be installed to be stored and supplied to thegas engine 110.

그리고 이들 각 가스배출관(150)상에도 흡착탑(120) 중 어느 하나의 선택된 흡착탑(120)으로부터 합성가스를 가스엔진(110)측으로 공급이 이루어지도록 선택 개폐되는 배출밸브(152)가 설치될 수 있다.In addition, adischarge valve 152 may be installed on each of thegas discharge pipes 150 to selectively open and close the synthetic gas from the selectedadsorption tower 120 of theadsorption tower 120 to thegas engine 110. .

그리고 각 흡착탑(120)에 연결된 가스배출관(150)과 이격되어 각 흡착탑(120)에는 탈착관(170)이 연결 설치될 수 있다.Thedesorption tube 170 may be connected to theadsorption tower 120 to be spaced apart from thegas discharge pipe 150 connected to theadsorption tower 120.

탈착관(170)은 타단이 진공펌프(180)에 연결되어 진공펌프(180)의 진공 압력에 의하여 흡착이 완료된 흡착탑(120)의 탈착이 진공 흡입으로 이루어지게 된다.Thedesorption tube 170 is connected to thevacuum pump 180 at the other end thereof so that the desorption of theadsorption tower 120 where the adsorption is completed by the vacuum pressure of thevacuum pump 180 is made by vacuum suction.

역시 각 탈착관(170)상에는 흡착탑(120)에서 이산화탄소의 탈착이 선택적으로 이루어지도록 설치되는 진공개폐밸브(172)가 설치될 수 있다.In addition, on eachdesorption tube 170, a vacuum opening /closing valve 172 is installed so that desorption of carbon dioxide in theadsorption tower 120 is made selectively.

한편, 각 흡착탑(120)과 정제장치(100)의 사이에는, 탈착이 완료되어 진공 상태의 흡착탑(120)에 합성가스를 순간적으로 공급하면 압력 저하 현상이 발생할 수 있으므로 흡착탑(120)이 상압으로 유지되도록 설치되는 상압유지용 합성가스공급관(190)이 연결 설치되고, 이들 상압유지용 합성가스공급관(190)상에 서서히 개폐될 수 있는 컨트롤 밸브(192)가 설치될 수 있다.On the other hand, between eachadsorption tower 120 and thepurification apparatus 100, when the desorption is completed and the synthetic gas is instantaneously supplied to theadsorption tower 120 in a vacuum state, a pressure drop may occur, so theadsorption tower 120 is at atmospheric pressure. The atmospheric pressure holding syngassupply pipe 190 installed to be maintained is connected, and thecontrol valve 192 which can be opened and closed on these atmospheric pressure maintainingsyngas supply pipe 190 may be installed.

그리고 공급밸브(132), 배출밸브(152) 컨트롤밸브(192)의 작동 제어는 미도시된 제어부를 통하여 개폐 조절이 제어될 수 있다.And the operation control of thesupply valve 132, thedischarge valve 152, thecontrol valve 192 may be controlled to open and close through a control unit not shown.

이와 같은 구조로 이루어진 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치는 다음과 같이 이루어진다.The carbon dioxide separation device in the synthesis gas having such a structure is made as follows.

다시 합성가스의 흡착과 탈착이 일 실시예로 도시된 도 2를 참고하여 설명하면, 정제장치(100)를 구성하는 회수설비(102)와 냉각설비(103), 집진설비(104), 탈염설비(105), 탈황설비(106)를 거치면서 적절히 냉각 및 오염물질에 대한 정제가 이루어지진 합성가스는 버퍼탱크(140)에 일시 저장되어 있다가 흡착탑(120)에서 이산환탄소가 분리된 후 가스엔진(110)측으로 연료로 공급된다.Referring back to FIG. 2, in which the adsorption and desorption of syngas is illustrated as an embodiment, therecovery unit 102, thecooling unit 103, thedust collecting unit 104, and the desalination unit constituting thepurification apparatus 100 are described. (105) The syngas, which has been properly cooled and purified for contaminants while passing through thedesulfurization facility 106, is temporarily stored in thebuffer tank 140, and the gas after the carbon dioxide is separated from theadsorption tower 120. The fuel is supplied to theengine 110 side.

이때, 복수의 흡착탑(120) 중 어느 하나는 개폐되고 다른 3개는 진공으로 탈착이 진행될 수 있다. 도시된 바에 따르면 흡착탑(120:A)이 흡착 중이면 흡착 탑(120:A)에 연결된 가스공급관(130)상의 공급밸브(132)는 개방되어 버퍼탱크(140)로부터 합성가스를 공급받아 이산화탄소를 흡착하게 되고, 이산환탄소가 흡착된 합성가스는 흡착탑(120:A)의 하부측에 설치된 가스배출관(150)의 배출밸브(152)의 개방으로 저장용기(160)측으로 배출되고, 저장용기(160)에서는 가스엔진(110)의 연료 요구시 공급하게 된다.At this time, any one of the plurality ofadsorption tower 120 may be opened and closed and the other three may be desorption in a vacuum. As shown, if the adsorption tower 120 (A) is being adsorbed, thesupply valve 132 on thegas supply pipe 130 connected to the adsorption tower 120 (A) is opened to receive synthesis gas from thebuffer tank 140 to obtain carbon dioxide. The synthesis gas adsorbed, and the carbon dioxide adsorbed is discharged to thestorage container 160 by opening thedischarge valve 152 of thegas discharge pipe 150 installed at the lower side of the adsorption tower 120: A, and storing the storage container ( In the 160, the fuel of thegas engine 110 is supplied.

그리고 흡착탑(120:A)에서 흡착이 이루어지고 있는 동안 다른 흡착탑(120:B, C, D)에서는 그 전에 흡착했던 이산화탄소의 탈착이 이루어지게 되며, 이때 각 가스공급관(130)상의 공급밸브(132)가 닫혀 있는 상태이고, 탈착관(170)의 진공개폐밸브(172)는 개방되어 진공펌프(180)를 통해 흡착탑(120:B, C, D)에 부착된 이산화탄소를 제거하게 된다.And while the adsorption is performed in the adsorption tower (120: A), the other adsorption tower (120: B, C, D) is desorption of the carbon dioxide adsorbed before, at this time, thesupply valve 132 on each gas supply pipe 130 ) Is in a closed state, and the vacuum opening and closingvalve 172 of thedesorption tube 170 is opened to remove carbon dioxide attached to the adsorption tower 120 (B, C, D) through thevacuum pump 180.

따라서 이와 같이 1사이클의 순서가 흡착탑(120:A)에서 10분 흡착하는 동안 흡착탑(120:B, C, D)에서는 탈착이 이루어지게 되고, 다음에도 주기적이면서 연속적으로 흡착탑(120:B)에서 10분 흡착하는 동안 흡착탑(120:A, C, D)에서는 탈착이 이루어지며, 흡착탑(120:C)에서 10분 흡착하는 동안 흡착탑(120:A, B, C)에서는 탈착이 이루어지고, 흡착탑(120:D)에서 10분 흡착하는 동안 흡착탑(120:A, B, C)에서는 탈착이 이루어지게 된다.Therefore, the desorption is performed in the adsorption tower (120: B, C, D) while the cycle of 1 cycle is adsorbed in the adsorption tower (120: A) for 10 minutes, and then periodically and continuously in the adsorption tower (120: B) Desorption is performed in the adsorption tower 120: A, C, D during 10 minutes adsorption, desorption is performed in the adsorption tower 120: A, B, C during 10 minutes adsorption in adsorption tower 120: C, adsorption tower Desorption is performed in the adsorption tower 120 (A: B, C) during 10 minutes of adsorption at (120: D).

그리고 위와 같은 사이클에서 순서에 따라 어느 하나의 흡착탑(120:A)에서 흡착이 이루어지고 있는 동안 탈착이 진행되고 있는 흡착탑(120:B, C, D) 중 먼저 탈착이 완료되는 흡착탑(120:D)은 흡착탑(120:A) 다음으로 흡착 대기 상태가 된다.In the cycle as described above, the adsorption tower 120: D is first desorbed in the adsorption towers 120: B, C, and D, where the desorption is in progress while adsorption is performed in any one of the adsorption towers 120: A. ) Becomes the adsorption standby state after the adsorption tower 120 (A).

그리고 흡착탑(120:D)에서는 진공 상태에서 합성가스를 순간적으로 공급하면 압력 저하 현상이 발생할 수 있으므로 흡착탑(120)이 상압으로 유지되도록 상압유지용 합성가스공급관(190)의 컨트롤 밸브(192)가 서서히 개방되어 상압을 맞추게 된다.In the adsorption tower 120 (D), when the syngas is instantaneously supplied in a vacuum state, a pressure drop may occur, so that thecontrol valve 192 of the synthesisgas supply pipe 190 for maintaining the atmospheric pressure is maintained at the atmospheric pressure. It will slowly open to normal pressure.

상압이 이루어지면, 컨트롤 밸브(192)는 닫히고, 가스공급관(130)의 해당 공급밸브(132)가 개방되어 합성가스의 공급이 이루어지게 된다.When the atmospheric pressure is established, thecontrol valve 192 is closed and thecorresponding supply valve 132 of thegas supply pipe 130 is opened to supply the syngas.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 폐기물 성상 변화에 관계없이 항상 일정한 발열량을 갖는 합성가스를 가스엔진 연료로 공급하여 가스엔진의 발전 효율을 최대화 할 수 있으며, 합성가스 내에서 이산화탄소를 분리하므로써, 굴뚝에서 배출되는 이산화탄소 총량을 줄일 수 있고, 분리된 이산화탄소는 용접용 CO₂로 판매할 수 있다.As described above, the present invention can maximize the power generation efficiency of the gas engine by supplying a synthesis gas having a constant calorific value to the gas engine fuel regardless of the change in waste properties, and by discharging carbon dioxide from the synthesis gas, it is discharged from the chimney. The total amount of carbon dioxide produced can be reduced and the separated carbon dioxide can be sold as welding CO₂ .

이상 본 발명에 따른 합성가스에서의 이산화탄소 분리장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최대의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.As described above as a specific embodiment of the carbon dioxide separation unit in the synthesis gas according to the present invention, this is only an example, the present invention is not limited to this, it is interpreted to have the maximum range in accordance with the basic idea disclosed herein Should be. Those skilled in the art can easily change the material, size, etc. of each component according to the application field, and can be combined / substituted the disclosed embodiments to implement a pattern of a timeless shape, but this also does not depart from the scope of the present invention will be. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 종래의 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 가스엔진 연료로 사용하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이고,1 schematically illustrates a system using a synthesis gas obtained through conventional waste gasification as a gas engine fuel,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 정제장치 102 : 회수설비100: refining apparatus 102: recovery equipment

103 : 냉각설비 104 : 집진설비103: cooling facility 104: dust collector

105 : 탈염설비 106 : 탈황설비105: desalination plant 106: desulfurization plant

110 : 가스엔진 120 : 흡착탑110: gas engine 120: adsorption tower

130 : 가스공급관 132 : 공급밸브130: gas supply pipe 132: supply valve

140 : 버퍼탱크 150 : 가스배출관140: buffer tank 150: gas discharge pipe

152 : 배출밸브 160 : 저장용기152: discharge valve 160: storage container

170 : 탈착관 172 : 진공개폐밸브170: removable pipe 172: vacuum opening and closing valve

180 : 진공펌프 190 : 상압유지용 합성가스공급관180: vacuum pump 190: synthetic gas supply pipe for maintaining atmospheric pressure

192 : 컨트롤 밸브192: control valve