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KR101203986B1 - 바이오가스의 정제가스에 포함된 이산화탄소 액화 회수 시스템 및 그 방법 - Google Patents

바이오가스의 정제가스에 포함된 이산화탄소 액화 회수 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR101203986B1
KR101203986B1 KR1020120032148A KR20120032148A KR101203986B1 KR 101203986 B1 KR101203986 B1 KR 101203986B1 KR 1020120032148 A KR1020120032148 A KR 1020120032148A KR 20120032148 A KR20120032148 A KR 20120032148A KR 101203986 B1 KR101203986 B1 KR 101203986B1
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KR
South Korea
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carbon dioxide
exhaust gas
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temperature
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허남효
이진욱
김기동
오영삼
하종만
조병학
정종태
최경식
이재철
원종철
전은정
Original Assignee
한라산업개발 주식회사
수도권매립지관리공사
한국가스공사
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Publication date
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Abstract

바이오가스의 정제가스에 포함된 이산화탄소 액화 회수 시스템 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템은 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에서 이산화탄소를 회수하고 액화시키는 시스템으로써, 상기 배출 가스를 제1 온도에서 제2온도로 냉각시키고, 상기 배출가스에 포함된 불순물을 제거하는 전처리 공정부와, 상기 전처리부를 통과한 상기 배출 가스를 압축시켜 승압시키는 압축 공정부와, 상기 압축 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 제3 온도로 냉각시키고, 탈황 및 수분제거 공정에 부적합한 불순물을 재차 제거하는 정제 공정부와, 상기 정제 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 액화시키기 위해 상기 배출가스를 제4 온도로 냉각시키고 응축시켜 액화 가스를 형성하는 액화 공정부와, 상기 액화 공정부를 통과한 상기 액화 가스를 액화 이산화탄소의 저장 온도로 승온시키고 상기 액화 가스에 포함된 상기 이산화탄소 이외의 기체를 탈기 시켜 액화된 상기 이산화탄소의 순도를 높이는 후처리 공정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

바이오가스의 정제가스에 포함된 이산화탄소 액화 회수 시스템 및 그 방법{Liquefying and recycling Ssystem and method of carbon dioxide comprised in refining gas of bio gas}
본 발명은 바이오가스의 정제가스에 포함된 이산화탄소 액화 회수 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에 포함된 이산화탄소를 액화, 회수 및 저장하여 재활용하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템과 이산화탄소 액화 및 회수 방법에 관한 것이다.
폐기물, 음식물 쓰레기, 분뇨의 처리 방법으로는 매립, 소각 그리고 재활용 등이 있다. 이들 중 매립은 혐기성 발효에 의한 바이오가스(biogas)를 발생시키는데, 일반적으로 매립지에서 폐기물의 분해에 의해 발생하는 바이오가스는 55 ~ 60부피% 또는 50 ~ 75 부피%의 메탄가스와 35 ~ 39부피%의 이산화탄소로 조성되어 있으며, 열량이 5,815㎾h/㎥로 신재생에너지로 각광받고 있다. 현재 국내에서 바이오가스는 전력발전, 보일러 연료 등으로 활용되고 있다. 또한, 바이오가스는 매립지에서 발생되는 가스이외에 소화가스도 포함할 수 있다.
한편, 유럽, 미국 등의 선진국에서는 바이오가스를 전력발전, 보일러 연료 등으로 활용하는 외에도 바이오가스를 여러 가지 방법을 통하여 에너지화하는 사업을 실시하고 있는데, 최근에는 바이오가스를 고질화하여 자동차연료, 연료전지의 연료 등으로 활용하는 연구 및 사업이 활발히 진행되고 있다. 이에 국내에서도 바이오가스를 고질화하여 자동차연료, 연료전지의 연료 등으로 활용하는 사업이 시행되고 있다. 또한, 고질화된 바이오가스는 도시가스 배관망에 주입되어 각 가정에서 연료로 사용될 수 있고, 열병합 발전에도 사용될 수 있다.
그러나, 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에 이산화탄소등이 포함되어 있어 고질화 공정후 이산화탄소가 대기중에 배출될 수 있어, 바이오가스에 의한 친환경적인 에너지 활용이라는 본래의 취지가 무색해질 수 있었다. 특히, 선진국이 시행하고 있는 탄소배출권과 관련하여 통상적으로도 문제가 될 수 있었다. 또한, 배가스에 포함된 이산화탄소에 의해 온실효과가 유발될 수도 있다.
1. 한국특허출원 제2010-0009579호
2. 한국특허출원 제2009-0053423호
3. 한국특허출원 제2008-0092518호
4. 한국특허출원 제2003-313964호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명이 해결하려는 과제는, 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에 이산화탄소등이 포함되어 있어 고질화 공정후 이산화탄소가 대기중에 배출되는 것을 방지하고, 상기 이산화탄소를 재활용할 수 있는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에 이산화탄소등이 포함되어 있어 고질화 공정후 이산화탄소가 대기중에 배출되는 것을 방지하고, 상기 이산화탄소를 재활용할 수 있는 이산화탄소 액화 및 회수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템은, 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에서 이산화탄소를 회수하고 액화시키는 시스템으로써, 상기 배출 가스를 제1 온도에서 제2온도로 냉각시키고, 상기 배출가스에 포함된 불순물을 제거하는 전처리 공정부와, 상기 전처리부를 통과한 상기 배출 가스를 압축시켜 승압시키는 압축 공정부와, 상기 압축 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 제3 온도로 냉각시키고, 탈황 및 수분제거 공정에 부적합한 불순물을 재차 제거하는 정제 공정부와, 상기 정제 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 액화시키기 위해 상기 배출가스를 제4 온도로 냉각시키고 응축시켜 액화 가스를 형성하는 액화 공정부와, 상기 액화 공정부를 통과한 상기 액화 가스를 액화 이산화탄소의 저장 온도로 승온시키고 상기 액화 가스에 포함된 상기 이산화탄소 이외의 기체를 탈기 시켜 액화된 상기 이산화탄소의 순도를 높이는 후처리 공정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 해결하려는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 방법은, 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에서 이산화탄소를 회수하고 액화시키는 방법으로써, 상기 배출 가스를 제1 온도에서 제2온도로 냉각시키고, 상기 배출가스에 포함된 불순물을 제거하는 전처리 단계와, 전처리된 상기 배출 가스를 압축시켜 승압시키는 압축 단계와, 압축된 상기 배출 가스를 제3 온도로 냉각시키고, 탈황 및 수분제거 공정에 부적합한 불순물을 재차 제거하는 정제 단계와, 정제된 상기 배출 가스를 액화시키기 위해 상기 배출 가스를 제4 온도로 냉각시키고 응축시켜 액화 가스를 형성하는 액화 가스 형성 단계와, 상기 액화 가스를 액화 이산화탄소의 저장 온도로 승온시키고 상기 액화 가스에 포함된 상기 이산화탄소 이외의 기체를 탈기 시켜 액화된 상기 이산화탄소의 순도를 높이는 후처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의할 경우, 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에 이산화탄소등이 포함되어 있어 고질화 공정후 이산화탄소가 대기중에 배출되는 것을 방지하고, 상기 이산화탄소를 재활용할 수 있는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템과 방법이 제공된다. 한편, 이산화탄소를 액화시키면 이산화탄소의 부피가 기체 상태일 때 보다 1/1000로 줄어들어, 운송 및 보관 상의 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예들에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템과 이산화탄소 액화 및 회수 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템의 상세도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템과 이산화탄소 액화 및 회수 방법은 전처리 공정부(20), 압축 공정부(30), 정제 공정부(40), 액화 공정부(50), 후처리 공정부(60), 저장 공정부(70)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 액화 및 회수 시스템에는 바이오가스 고질화 공정부(10)에서 배출된 배출 가스가 인입된다. 바이오가스 고질화 공정은 바이오가스에 포함된 메탄 가스의 순도를 높이는 것으로 순도가 높은 메탄 가스등은 자동차 연료나 도시가스로 활용될 수 있다. 예를 들어, 바이오가스에는 55 내지 65%의 메탄 가스가 포함될 수 있는데, 고질화 공정을 통해 메탄가스의 순도를 95%이상 높일 수 있다. 이때, 바이오가스에 포함된 황화수소가스, 수분 및 이산화탄소는 배출 가스로 외부에 배출된다. 이러한 배출 가스에 포함된 이산화탄소는 90%이상의 농도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 배출 가스는 가스 총 부피를 기준으로 CH4 3 내지 5%, CO2 91.1 내지 95%, N2 0.1 내지 1.0%, H2O 1.5 내지 3.0% 및 H2S 2 내지 6ppm을 포함할 수 있다. 고질화 공정은 흡착법, 흡수법, 막분리법, 심냉법 또는 이들의 혼합으로 구성될 수 있다.
바이오가스 고질화 공정부(10)에서 배출된 배출 가스는 전처리 공정부(20)에 인입된다. 이에 의해, 배출 가스를 냉각시키고 배출 가스에 포함된 먼지등의 불순물을 전처리한다(S1010).
전처리 공정부(20)는 인입된 배출 가스의 온도를 제1 온도에서 제2 온도로 냉각시킨다. 이를 위해, 전처리 공정부(20)는 제1 냉각기(21)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각기(21)는 115℃(제1 온도)의 배출 가스를 40℃(제2 온도)로 냉각시킬 수 있다. 이에 의해, 이후의 공정에서 배출 가스를 보다 용이하게 냉각시킬 수 있다.
한편, 전처리 공정부(20)는 배출 가스에 포함된 먼지나 기타 불순물 또는 응축된 수분을 제거하기 위하여 제1 불순물 제거기(23)를 포함할 수 있다. 제1 불순물 제거기(23)는 예를 들어 녹-아웃 드럼(Knock-out Drum)일 수 있다. 제1 불순물 제거기(23)에는 먼지나 불순물을 흡착하기 위한 흡착제가 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 냉각기(21)에 의해 낮아진 기체 온도에 따라 응축된 수분을 제거함과 동시에 일부의 먼지를 제거할 수 있는 수단이면 어느 것이라도 사용될 수 있다. 한편, 상기 흡착제로는 제올라이트나 다수의 미세 다공막을 포함하는 탄소봉등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 먼지나 불순물을 흡착시켜 제거할 수 있는 재질의 물질이면 어느 것이든 사용될 수 있다.
다음으로, 전처리 공정부(20)를 통과한 배출 가스는 압축 공정부(30)에 인입된다. 이에 의해, 배출 가스를 압축시킨다(S1020). 이를 위해, 압축 공정부(30)는 압축기(31)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압축기(31)는 2단 왕복동 압축기로써, 배출 가스를 2.5MPaG로 압축시킬 수 있다. 배출 가스가 압축됨으로써, 이후의 공정에서 배출 가스를 비교적 용이하게 냉각시킬 수 있다. 즉, 일반적인 기체의 액화 온도보다 비교적 높은 온도에서 액화가 될 수 있다.
다음으로, 압축 공정부(30)를 통과한 배출 가스는 정제 공정부(40)에 인입된다. 이에 의해, 배출 가스는 재차 냉각되고, 배출 가스에 포함된 불순물이 재차 제거되며, 배출 가스에 포함된 수분을 제거하고, 배출 가스를 탈황시켜 배출 가스를 정제한다(S1030).
정제 공정부(40)는 인입된 배출 가스의 온도를 제2 온도에서 제3 온도로 냉각시킨다. 이를 위해, 정제 공정부(40)는 제2 냉각기(41)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각기(41)는 40℃(제2 온도)의 배출 가스를 10℃(제3 온도)로 냉각시킬 수 있다. 이에 의해, 이후의 공정에서 배출 가스를 보다 용이하게 응축시킬 수 있다.
또한, 정제 공정부(40)는 배출 가스에 포함된 먼지나 기타 불순물을 제거하기 위하여 제2 불순물 제거기(43)를 포함할 수 있다. 제2 불순물 제거기(43)는 예를 들어 녹-아웃 드럼(Knock-out Drum)일 수 있다. 제2 불순물 제거기(43)에는 먼지나 불순물을 흡착하기 위한 흡착제가 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 냉각기(41)에 의해 낮아진 기체 온도에 따라 응축된 수분을 제거함과 동시에 일부의 먼지를 제거할 수 있는 수단이면 어느 것이라도 사용될 수 있다. 한편, 상기 흡착제로는 제올라이트나 다수의 미세 다공막을 포함하는 탄소봉등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 먼지나 불순물을 흡착시켜 제거할 수 있는 재질의 물질이면 어느 것이든 사용될 수 있다.
한편, 냉각 공정에 의해 배출 가스에는 수분이 포함될 수 있다. 이러한 수분은 제거되어야 최종적으로 이산화탄소의 농도가 높아질 수 있다. 이를 위해 정제 공정부(40)는 수분을 제거하기 위한 건조기(45)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 건조기(45)는 수분을 제거할 수 있는 활성을 갖는 산화철을 포함할 수 있다. 제2 불순물 제거기(43)를 통과한 배출 가스는 산화철을 포함하는 건조기(45)를 통과함으로써, 배출 가스에 포함된 수분이 제거될 수 있다.
한편, 배출 가스에는 H2S의 황화수소 형태의 황성분이 포함될 수 있다. 이러한 황성분은 제거(탈황)되어야 최종적으로 이산화탄소의 농도가 높아질 수 있다. 또한, 이산화탄소의 농도가 높아질 수 있음은 물론, 식용 수준(food grade)으로 이산화탄소가 사용될 수 있을 정도로 황화수소가 제거될 수 있다. 즉, 이산화탄소 농도가 높아져, 이산화탄소의 품질이 제고될 수 있다.
이를 위해 정제 공정부(40)는 황성분을 제거하기 위한 탈황장치(47)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탈황장치(47)는 황성분을 제거할 수 있는 활성을 갖는 활성탄을 포함할 수 있다. 건조기(45)를 통과한 배출 가스는 활성탄을 포함하는 탈황장치(47)를 통과함으로써, 배출 가스에 포함된 황성분이 제거될 수 있다. 즉, 흡착법에 의해 황화수소 가스를 제거시킬 수 있다.
한편, 탈황공정으로는 FeCl2, FeCl3, FeSO4등을 이용한 침전법, 물 또는 액상 분말 활성탄을 이용한 흡수법등의 물리적 방법이 있다. 또한, 직접산화 또는 촉매산화를 이용한 산화법, Na2CO3 또는 NaOH 용액을 이용한 흡수법, Fe(OH)3 또는 Fe2O3를 중간 매개물로 활용한 흡착법등의 화화적 방법이 있다. 또한, 바이오필터나 토양제거법등의 생물학적 방법이 있다.
다음으로, 정제 공정부(40)를 통과한 배출 가스는 액화 공정부(50)에 인입된다. 이에 의해, 배출 가스는 액화되어 액화 가스로 형성된다(S1040). 배출 가스를 액화 시키기 위하여 액화 공정부(50)는 응축기(51)를 포함할 수 있다.
액화 공정부(50)는 정제 공정부(40)를 통과한 배출 가스를 액화시키기 위하여 배출 가스를 제3 온도에서 제4 온도로 냉각시킨다. 이때, 제4 온도는 배출 가스에 포함된 가스들의 이슬점 이하의 온도로 설정될 수 있다. 즉, 압축공정에서 압축시킨 배출가스에 포함된 이산화탄소의 압력에 따라, 이산화탄소의 P-T 물성선도상 액화되는 온도로 설정될 수 있다. 예를 들어, 응축기(51)는 10℃(제3 온도)의 배출 가스를 -30℃(제4 온도)로 냉각시켜, 배출 가스를 액화시킬 수 있다.
다음으로, 액화 공정부(50)를 통과하여 액화된 배출 가스는 후처리 공정부(60)에 인입된다. 이에 의해, 액화된 이산화탄소의 순도를 높이는 후처리 공정이 수행된다(S1050). 이를 위해, 후처리 공정부(60)는 제3 불순물 제거기(61), 스트립핑 컬럼(63), 배출구(65) 및 서브쿨러(67)를 포함할 수 있다.
이산화탄소의 순도를 높이기 위해 액화된 배출 가스를 후처리 공정부(60)의 제3 불순물 제거기(61)에 통과시킨다. 이에 의해, 액화된 배출 가스에 포함된 먼지나 불순물이 최종적으로 제거될 수 있다. 제3 불순물 제거기(61)는 예를 들어 녹-아웃 드럼(Knock-out Drum)일 수 있다. 제3 불순물 제거기(61)에는 먼지나 불순물을 흡착하기 위한 흡착제가 포함될 수 있다. 이러한 흡착제로는 제올라이트나 다수의 미세 다공막을 포함하는 탄소봉등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 먼지나 불순물을 흡착시켜 제거할 수 있는 재질의 물질이면 어느 것이든 사용될 수 있다.
계속해서, 제3 불순물 제거기(61)를 통과한 액화 배출 가스를 스트립핑 컬럼(63)에 인입시킨다. 스트립핑 컬럼(63)에서 액화 배출 가스의 온도를 제5 온도로 승온시킨다. 이때 제5 온도는 이산화탄소의 액화 온도이자 저장온도인 -15℃인 것이 바람직하다. 액화 배출 가스를 제5 온도로 승온시킴으로써, 액화 배출 가스에 액화되고 액화 이산화탄소에 용해된 이산화탄소 이외의 가스를 액체상태에서 기체상태로 변화시킨다. 이에 의해, 이산화탄소 이외의 가스는 기체 상태로 탈기되어 배출구(65)를 통해 외부로 배출된다. 이러한 과정에 의해 액화 배출 가스에 포함된 이산화탄소의 순도가 높아질 수 있다. 예를 들어, 후처리 공정부(60)의 스트립핑 컬럼(63)은 이산화탄소의 순도를 99.5%이상으로 높일 수 있다. 한편, 액화 배출 가스를 승온시키기 위하여 스트립핑 컬럼(63)은 예를 들어 1KW로 작동하는 전기히터를 포함할 수 있다. 즉, 스트립핑 컬럼(63)의 하단에 전기히터(reboiler)를 위치시켜, 스트립핑 컬럼(63) 내부를 가열하여 액화 배출 가스를 제5 온도로 승온시킬 수 있다.
계속해서, 스트립핑 컬럼(63)을 거친 액화 배출 가스를 다시 한번 냉각시키기 위하여 상기 배출 가스를 서브 쿨러(67)에 통과시킨다. 서브 쿨러(67)에 의해 액체 배출 가스의 온도는 액화 이산화탄소를 저장하기 위해 필요한 온도로 조절될 수 있다. 예를 들어, 서브 쿨러(67)에 의해 배출 가스의 온도는 -20℃로 유지될 수 있다. 한편, 이때의 액화 배출 가스는 가스 부피기준 순도 99.5% 이상의 액화 이산화탄소일 수 있다.
다음으로, 후처리 공정부(60)를 통과한 액화 배출 가스(순도 99.5%의 이산화탄소)는 저장 공정부(70)에 인입된다. 저장 공정부(70)는 액화 이산화탄소를 저장하기 위해 이산화탄소 저장탱크(71)를 포함할 수 있다. 이때, 이산화탄소 저장 탱크(71)의 온도는 예를 들어, -20℃로 유지될 수 있다. 이에 의해, 순도 99.5%이상의 액화 이산화탄소가 저장된다.
액화된 이산화탄소는 산업용 액화 탄산등으로 활용될 수 있다. 이에 의해 본 발명의 일 실시에에 의할 경우, 바이오가스의 고질화 공정시 수반되는 배출가스에 포함된 이산화탄소를 자연친화적으로 재활용할 수 있어 바이오가스 산업의 고부가가치를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 바이오가스 고질화 공정부 20: 전처리 공정부
30: 압축 공정부 40: 정제 공정부
50: 액화 공정부 60: 후처리 공정부
70: 저장 공정부

Claims (9)

  1. 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에서 이산화탄소를 회수하고 액화시키는 시스템에 있어서,
    상기 배출 가스를 제1 온도에서 제2온도로 냉각시키고, 상기 배출가스에 포함된 불순물을 제거하는 전처리 공정부;
    상기 전처리 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 압축시켜 승압시키는 압축 공정부;
    상기 압축 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 제3 온도로 냉각시키고, 탈황 및 수분제거 공정에 부적합한 불순물을 재차 제거하는 정제 공정부;
    상기 정제 공정부를 통과한 상기 배출 가스를 액화시키기 위해 상기 배출가스를 제4 온도로 냉각시키고 응축시켜 액화 가스를 형성하는 액화 공정부; 및
    상기 액화 공정부를 통과한 상기 액화 가스를 액화 이산화탄소의 저장 온도로 승온시키고 상기 액화 가스에 포함된 상기 이산화탄소 이외의 기체를 탈기 시켜 액화된 상기 이산화탄소의 순도를 높이는 후처리 공정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액화 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 정제 공정부는 수분제거를 위해 산화철을 포함하는 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 정제 공정부는 상기 배출가스에 포함된 황성분을 제거하기 위한 탈황장치를 포함하되,
    상기 탈황장치는 흡착법, 침전법, 흡수법 및 산화법을 포함하는 군으로부터 선택된 방법으로 상기 황성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 후처리 공정부는 상기 액화 이산화탄소의 순도를 전체 가스 부피 기준 99.5% 이상으로 높이는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 후처리 공정부는 승온된 상기 액화 이산화탄소를 재차 냉각시키는 서브 쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 시스템.
  7. 삭제
  8. 바이오가스의 고질화 공정시 배출되는 배출 가스에서 이산화탄소를 회수하고 액화시키는 방법에 있어서,
    상기 배출 가스를 제1 온도에서 제2온도로 냉각시키고, 상기 배출가스에 포함된 불순물을 제거하는 전처리 단계;
    전처리된 상기 배출 가스를 압축시켜 승압시키는 압축 단계;
    압축된 상기 배출 가스를 제3 온도로 냉각시키고, 탈황 및 수분제거 공정에 부적합한 불순물을 재차 제거하는 정제 단계;
    정제된 상기 배출 가스를 액화시키기 위해 상기 배출 가스를 제4 온도로 냉각시키고 응축시켜 액화 가스를 형성하는 액화 가스 형성 단계; 및
    상기 액화 가스를 액화 이산화탄소의 저장 온도로 승온시키고 상기 액화 가스에 포함된 상기 이산화탄소 이외의 기체를 탈기 시켜 액화된 상기 이산화탄소의 순도를 높이는 후처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 액화 및 회수 방법.
  9. 삭제
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