KR102032417B1 - Method for producing high concentration effective gas using multi membrane from by-product gas generated from steelworks and device for the same - Google Patents
Method for producing high concentration effective gas using multi membrane from by-product gas generated from steelworks and device for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102032417B1 KR102032417B1 KR1020170175742A KR20170175742A KR102032417B1 KR 102032417 B1 KR102032417 B1 KR 102032417B1 KR 1020170175742 A KR1020170175742 A KR 1020170175742A KR 20170175742 A KR20170175742 A KR 20170175742A KR 102032417 B1 KR102032417 B1 KR 102032417B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- intake module
- gas
- module
- intake
- separator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 다단 분리막을 이용한 제철 부생가스로부터의 고농도 유효가스의 분리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유효가스 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 제철 부생가스를 제1 흡기 모듈에 공급하는 단계; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 직렬로 연결된 제2 흡기 모듈에 공급하는 단계; 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수액을 병렬로 공급하는 단계; 제2 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 회수하는 단계; 및 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈로부터 획득되는 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈기하는 단계를 포함하는, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법; 및 이에 사용될 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for separating high concentration effective gas from steel production by-products using a multi-stage separator, and more particularly, to supply the steel production by-product gas containing effective gas and carbon dioxide (CO 2 ) to the first intake module. step; Supplying the gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module connected in series; Supplying an absorption liquid for selectively absorbing carbon dioxide in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively; Recovering the gas separated from the separator of the second intake module; And degassing the carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent liquid obtained from the first intake module and the second intake module. And devices that can be used therein.
Description
본 발명은 다단 분리막을 이용한 제철 부생가스로부터의 고농도 유효가스의 분리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 다단 분리막을 이용하여 유효 가스를 고순도로 생산할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for separating high-concentration effective gas from steelmaking by-product gas using a multi-stage separator, and more particularly, to a technology for producing effective gas with high purity using a multi-stage separator.
제철 산업 또는 화학 산업에서 발생하는 산업 부생 가스는 일반적으로 연료용으로 사용하지만 촉매 공정 등의 다양한 방법을 통해 더욱 고부가가치화가 가능하다. 예를 들어, 고발열량의 연료로 전환하거나, 기초 화학제품인 일산화탄소, 수소, 또는 기타 화학 제품으로 전환이 가능하다. 이러한 유효 가스를 생산하기 위한 공정 중 효율적인 방안으로 수성가스 전환 공정을 통해 수소를 생산하거나, 생산된 수소와 일산화탄소를 이용해 메탄 등을 생산하는 방법이 있다. Industrial by-product gases from the steel industry or the chemical industry are generally used for fuels, but they can be further added by various methods such as catalytic processes. For example, it can be converted to high calorific fuels or to basic chemicals such as carbon monoxide, hydrogen, or other chemicals. An efficient way to produce such an effective gas is a method of producing hydrogen through a water gas conversion process, or a method of producing methane using the produced hydrogen and carbon monoxide.
다만, 이러한 유효 가스를 효율적으로 사용하기 위해서는 가스의 고순도화가 필요하며, 이와 함께 공정 중 발생한 이산화탄소 및 최초 공급가스에 포함된 이산화탄소를 제거가 반드시 필요하다.However, in order to effectively use such an effective gas, high purity of the gas is required, and along with this, it is necessary to remove carbon dioxide generated during the process and carbon dioxide included in the initial supply gas.
대한민국 공개특허 제10-2017-0075057호는 수소와 이산화탄소를 포함한 제철 부생가스로부터 수소를 분리하기 위한 분리막 접촉기를 개시하고 있다. 분리막 접촉기를 이용한 이산화탄소 분리의 핵심은 이산화탄소를 포함한 공급 기체(Feed)와 흡수액의 접촉 면적과 시간이며, 이산화탄소의 제거를 위해서는 많은 접촉이 필요하고, 많은 접촉은 대한민국 공개특허 제10-2017-0075057호와 같이 분리막의 길이를 늘려 획득할 수 있다. 그러나, 분리막이 길어질수록 유효 가스는 분압에 의해 이산화탄소와 같이 용해되어 손실되게 되는 것으로, 이산화탄소 제거율 높이고자 공정을 구성하면 유효가스 회수율이 낮게 되며, 유효가스 손실을 낮추면 이산화탄소 제거율이 낮아 결국 농축 가스에는 이산화탄소의 농도가 높아 분리막을 사용한 의미가 없으며, 고순도의 유효가스를 생산하는 것을 목적으로 하는 적용처에는 맞지 않는 문제가 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0075057 discloses a separator contactor for separating hydrogen from a seasonal by-product gas including hydrogen and carbon dioxide. The core of the carbon dioxide separation using the membrane contactor is the contact area and time of the feed gas containing carbon dioxide and the absorbent liquid, and a large number of contacts are required to remove the carbon dioxide, and many contacts are made in Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0075057. It can be obtained by increasing the length of the separator as shown. However, the longer the membrane, the more effective gas is dissolved and lost by partial pressure as carbon dioxide. When the process is configured to increase the carbon dioxide removal rate, the effective gas recovery rate is low. The high concentration of carbon dioxide does not mean the use of a separator, and there is a problem that is not suitable for an application for the purpose of producing an effective gas of high purity.
종래의 공정을 이용한 분리 공정에서는 고순도의 유효가스를 얻기 위해 PSA나 흡착제를 이용한 후처리 공정이 수행되었으나, 이러한 추기의 공정은 공정 경제 상 바람직하지 않으며, 경제성을 저하시키는 문제가 있다. In the separation process using a conventional process, a post-treatment process using PSA or an adsorbent was performed to obtain an effective gas of high purity, but such a further process is not preferable in process economics, and there is a problem of lowering economic efficiency.
따라서, 이산화탄소 분리와 함께 고순도의 유효가스 회수가 가능한 공정이 제공되는 경우에는 관련 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다. Therefore, when a process capable of recovering high-purity effective gas together with carbon dioxide separation is provided, it is expected to be widely applicable in the related field.
이에, 본 발명의 한 측면은 유효가스를 고순도로 생산할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, one aspect of the present invention is to provide a method for producing an effective gas with high purity.
본 발명의 다른 측면은 유효가스를 고순도로 생산할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide an apparatus for producing high purity gases.
본 발명의 일 견지에 의하면, 유효가스 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 제철 부생가스를 제1 흡기 모듈에 공급하는 단계; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 직렬로 연결된 제2 흡기 모듈에 공급하는 단계; 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수액을 병렬로 공급하는 단계; 제2 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 회수하는 단계; 및 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈로부터 획득되는 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈기하는 단계를 포함하는, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법이 제공된다. According to one aspect of the invention, the step of supplying the by-product by-product gas containing the effective gas and carbon dioxide (CO 2 ) to the first intake module; Supplying the gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module connected in series; Supplying an absorption liquid for selectively absorbing carbon dioxide in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively; Recovering the gas separated from the separator of the second intake module; And degassing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent liquid obtained from the first intake module and the second intake module.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 유효가스 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 제철 부생가스가 공급되는 제1 흡기 모듈; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체가 공급되는 제2 흡기 모듈; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 제2 흡기 모듈로 직렬로 공급하는 기체 유입 라인; 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 병렬로 흡수액을 공급하는 흡수액 공급라인; 및 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈을 통과한 흡수액으로부터 기체를 탈기하는 탈기 모듈을 포함하는, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, the first intake module is supplied with the seasonal by-product gas containing the effective gas and carbon dioxide (CO 2 ); A second intake module to which gas separated from the separator of the first intake module is supplied; A gas inlet line for supplying gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module in series; An absorption liquid supply line supplying the absorption liquid in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively; And a degassing module for degassing gas from the absorbent liquid that has passed through the first intake module and the second intake module.
본 발명에 의하면 분리막 접촉기를 이용해 제철 부생가스로부터 이산화탄소를 효율적으로 분리할 수 있으며, 이와 함께 고순도의 유효가스를 생산할 수 있다. 또한, 고순도의 유효가스를 얻기 위한 후처리 공정이 요구되지 않으므로, 공정 경제 상 바람직하며, 제조 원가를 낮출 수 있다.According to the present invention, it is possible to efficiently separate carbon dioxide from the steelmaking by-product gas using a membrane contactor, and to produce an effective gas of high purity. In addition, since a post-treatment step for obtaining a high purity effective gas is not required, it is preferable in terms of process economy, and the manufacturing cost can be lowered.
도 1은 본 발명에 의한 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법에서의 유체 흐름을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법에서의 공정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법에서의 상세 공정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 다른 예시적인 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법에서의 공정을 도식적으로 나타낸 것이다. Figure 1 schematically shows the fluid flow in the separation method of the high concentration effective gas using the multi-stage separator according to the present invention.
Figure 2 schematically shows a process in the separation method of the high concentration effective gas using the multi-stage separator according to the present invention.
Figure 3 schematically shows a detailed process in the high concentration effective gas separation method using a multi-stage separator according to the present invention.
Figure 4 schematically shows a process in the separation method of high concentration effective gas using another exemplary multistage separator according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명에 의하면, 분리막 접촉기를 이용해 제철 부생가스로부터 이산화탄소를 효율적으로 분리하고, 이와 함께 고순도의 유효가스를 생산할 수 있는 공정에 제공된다. According to the present invention, carbon dioxide is efficiently separated from steelmaking by-product gas using a membrane contactor, and at the same time, a process capable of producing high purity effective gas is provided.
본 발명의 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법은 유효가스 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 제철 부생가스를 제1 흡기 모듈에 공급하는 단계; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 직렬로 연결된 제2 흡기 모듈에 공급하는 단계; 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수액을 병렬로 공급하는 단계; 제2 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 회수하는 단계; 및 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈로부터 획득되는 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈기하는 단계를 포함하는 것이다. Separation method of high concentration effective gas using the multi-stage separator of the present invention comprises the steps of: supplying the iron by-product gas containing the active gas and carbon dioxide (CO 2 ) to the first intake module; Supplying the gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module connected in series; Supplying an absorption liquid for selectively absorbing carbon dioxide in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively; Recovering the gas separated from the separator of the second intake module; And degassing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent liquid obtained from the first intake module and the second intake module.
보다 상세하게, 본 발명은 유효가스 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 제철 부생가스를 제1 흡기 모듈에 공급하는 단계에 의해 제1 흡기 모듈의 분리막 하단으로부터 분리된 기체를 직렬로 연결된 제2 흡기 모듈에 공급한다. 다만, 이때 상기 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수액을 병렬로 공급하여, 각 흡기 모듈에 새로운 흡수액이 공급될 수 있도록 하며, 후속적으로 제2 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 유효 기체를 회수하고, 한편 상기 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈로부터 각각 획득되는 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈기하는 단계를 수행한다. More specifically, the present invention provides a second intake connected in series with the gas separated from the bottom of the separator of the first intake module by supplying the iron by-product gas containing the active gas and carbon dioxide (CO 2 ) to the first intake module Supply to the module. However, at this time, by supplying the absorbing liquid for selectively absorbing carbon dioxide in parallel to each of the first intake module and the second intake module so that a new absorbent liquid can be supplied to each intake module, and subsequently the separation membrane of the second intake module Recovering the effective gas separated from the carbon dioxide, and degassing carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent liquid obtained from the first intake module and the second intake module, respectively.
나아가, 상기 탈기된 흡수액을 흡기 모듈에 재공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. Furthermore, the method may further include supplying the degassed absorbent liquid to the intake module.
상기 흡기 모듈은 중공사(hollow fiber) 분리막일 수 있으며, 상기 공급 가스는 중공사 내부로 주입될 수 있다. 한편, 흡기액은 흡기 모듈의 흡기액 충진 공간으로 공급되어 공급가스와 흡기액이 기체-액체 접촉을 할 수 있도록 한다.The intake module may be a hollow fiber separator, and the supply gas may be injected into the hollow fiber. On the other hand, the intake liquid is supplied to the intake liquid filling space of the intake module so that the feed gas and the intake liquid can make gas-liquid contact.
이때 상기 흡기액이 공급되는 유량은 공급되는 공급가스인 제철 부생가스의 유량에 대응하여, 흡수제 공급부 내 펌프를 통해 유량을 변화시키는 것이 바람직하다. 이때, 흡수제가 공급되는 유량은 예를 들어 0.5 L/min 내지 20 L/min 일 수 있으나, 제철 부생가스와 효과적으로 접촉할 수 있는 유량이라면 이에 제한하는 것은 아니며, 추가적인 흡기 모듈을 더 구비함에 따라 변경될 수 있다. 바람직하게는 공급기체의 0.5 내지 1.5 배의 유량으로 공급한다.In this case, the flow rate of the intake liquid is preferably changed in flow rate through a pump in the absorbent supply part corresponding to the flow rate of the steel production by-product gas that is the supplied supply gas. At this time, the flow rate supplied with the absorbent may be, for example, 0.5 L / min to 20 L / min, but if the flow rate that can be in effective contact with the seasonal by-product gas is not limited to this, it is changed by further provided with an additional intake module Can be. Preferably it is supplied at a flow rate of 0.5 to 1.5 times the feed gas.
본 발명에 적용될 수 있는 흡기 모듈은 예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오르에틸렌(PCTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리프로필렌(PP), 퍼플루오르알콕시 알칸(perfluoroalkoxy alkanes), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 에틸렌플루오리네이티드에틸렌프로필렌(EFEP) 및 폴리페닐린(polyphenylene)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재질로 제조된 중공사 분리막으로 이루어지는 것일 수 있다. Intake modules that can be applied to the present invention are, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polypropylene (PP), perfluoroalkoxy alkanes ( at least one material selected from the group consisting of perfluoroalkoxy alkanes), fluorinated ethylene propylene, ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene fluorinated ethylene propylene (EFEP) and polyphenylene It may be made of a hollow fiber separator prepared by.
한편, 본 발명에 적용될 수 있는 다른 흡기 모듈은 예를 들어, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 망간(Mn), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 아연(Zn)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 또는 이의 산화물로 제조된 무기 분리막으로 이루어지는 것일 수 있으며, 예를 들어 실리카, 알루미나, 타이타니아 등의 재질로 제조된 무기 분리막으로 이루어지는 것일 수 있다. On the other hand, other intake modules that can be applied to the present invention, for example, silicon (Si), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), tungsten (W), titanium (Ti), manganese (Mn) , Chromium (Cr), palladium (Pd), copper (Cu) and zinc (Zn) may be composed of an inorganic separator made of at least one or an oxide thereof, for example, silica, alumina, titania It may be made of an inorganic separator made of a material such as.
상기 공급되는 제철 부생가스는 가스 공급부를 통해 중공사 분리막 내부로 공급되며, 이렇게 공급된 제철 부생가스는 중공사 분리막의 기공으로 확산되며, 흡기액 충진 공간으로 유입되는 흡기액과 접촉하고, 대부분 제철 부생가스의 이산화탄소만 선택적으로 용해된다. 용해되지 않은 나머지 가스는 흡기 모듈 외부로 배출된다. The supplied iron by-product gas is supplied into the hollow fiber membrane through the gas supply, the iron by-product gas is diffused into the pores of the hollow fiber membrane, in contact with the intake liquid flowing into the intake liquid filling space, most steel Only the carbon dioxide of the by-product gas is selectively dissolved. The remaining gas which is not dissolved is discharged out of the intake module.
본 발명에 적용될 수 있는 상기 제철 부생가스는 10 내지 90 부피%의 이산화탄소 및 10 내지 90 부피%의 유효가스를 포함하는 것으로, 상기 유효가스는 수소, 메탄 및 일산화탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 이때, 상기 제철 부생가스는 질소, 물, 산소 등을 더 포함할 수 있다.The steel by-product gas that can be applied to the present invention comprises 10 to 90% by volume of carbon dioxide and 10 to 90% by volume of the effective gas, the effective gas is at least one selected from the group consisting of hydrogen, methane and carbon monoxide Can be. In this case, the seasonal by-product gas may further include nitrogen, water, oxygen and the like.
또한, 상기 제철 부생가스는 수성가스 전환(WGS;Water-Gas Shift) 공정이 수행된 제철 부생가스를 사용할 수 있으며, 이때 수성가스 전환이 수행된 상기 제철 부생가스는 15 부피% 내지 50 부피%의 수소를 포함할 수 있고, 바람직하게는 15 부피% 내지 40 부피%의 수소를 포함할 수 있다.In addition, the steel by-product gas may be used as the steel by-product gas is subjected to the water-gas shift (WGS; Water-Gas Shift) process, wherein the steel by-product gas is water conversion of 15% by volume to 50% by volume Hydrogen may be included, and may preferably comprise 15% to 40% by volume of hydrogen.
다만, 본 발명에 따른 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법은 수분이 포함된 제철 부생가스라 할지라도 효율적으로 수행 가능하여, 수성가스 전환 공정이 꼭 수행된 가스가 필요한 것은 아니다.However, the high concentration effective gas separation method using the multi-stage separation membrane according to the present invention can be efficiently performed even if the steel-produced by-product gas containing water, it is not necessary that the gas gas conversion process is performed.
상기 수성가스 전환이란, 제철 부생가스인 고로가스(BFG;Blast Furnace Gas), 전로가스(LDG;Linz-Donawitz Converter Gas) 등에 포함된 일산화탄소를 다시 수증기와 반응시켜 수소를 생성하는 공정이며, 반응식은 하기와 같다.The water gas conversion is a process of generating hydrogen by reacting carbon monoxide contained in blast furnace gas (BFG), iron furnace by-product gas, and converter gas (LDG; Linz-Donawitz Converter Gas) with water vapor again. It is as follows.
<반응식><Scheme>
CO + H2O → CO2 + H2 CO + H 2 O → CO 2 + H 2
수소의 생성을 극대화하기 위해서는 모든 일산화탄소를 이 반응을 사용하여 이산화탄소로 및 수소로 변환시키는 것이 바람직하나, 본 발명에 따른 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법은 물과 일산화탄소가 포함된 가스라 할지라도 이산화탄소 포집 및 수소 회수가 가능하며, 더욱이 수소를 고순도로 획득할 수 있다.In order to maximize the production of hydrogen, it is preferable to convert all carbon monoxide to carbon dioxide and hydrogen using this reaction. However, the method of separating the high concentration effective gas using the multi-stage membrane according to the present invention is a gas containing water and carbon monoxide. It is also possible to capture carbon dioxide and recover hydrogen, and furthermore, hydrogen can be obtained with high purity.
또한, 상기 수성가스 전환 반응한 가스를 흡착제 등을 이용하여 수분 제거 공정을 더 추가할 수 있다.In addition, a water removal process may be further added to the gas from the water gas shift reaction using an adsorbent.
상기 제철 부생가스는 0.1bar 내지 60bar의 압력으로 제1 흡기 모듈에 공급될 수 있고, 바람직하게는 0.5bar 내지 15bar 일 수 있으나, 이산화탄소가 효과적으로 흡수제에 용해될 수 있는 압력이라면 이에 제한하는 것은 아니다.The seasonal by-product gas may be supplied to the first intake module at a pressure of 0.1 bar to 60 bar, preferably 0.5 bar to 15 bar, but is not limited thereto as long as carbon dioxide can be effectively dissolved in the absorbent.
나아가, 상기 제철 부생가스와 흡기액의 유량비(제철 부생가스 유량/흡기액 유량)는 0.01 내지 1일 수 있고, 0.05 내지 1일 수 있으며, 0.1 내지 1인 것이 바람직하나, 제철 부생가스와 흡기액이 효율적으로 접촉할 수 있는 유량비라면 이에 제한하는 것은 아니다.Furthermore, the flow rate ratio of the steel production by-product gas and the intake liquid (the steel production by-product gas flow rate / intake liquid flow rate) may be 0.01 to 1, may be 0.05 to 1, preferably 0.1 to 1, steel production by-product gas and intake liquid The flow rate ratio that can be contacted efficiently is not limited thereto.
한편, 흡기 모듈은 제철 부생가스 중 이산화탄소가 선택적으로 흡기액에 용해될 수 있도록 흡기 모듈 내의 압력을 조절하는 것이 바람직하다. 제철 부생가스의 경우, 이산화탄소만 선택적으로 흡수제에 용해되는 특성을 보이지만, 일반적인 대기압 하에서는 용해도가 그리 높지 않으므로 흡수제 압력 제어부와 가스 압력제어부를 통해 흡기 모듈 내의 제철 부생가스와 흡수제의 압력을 조절할 수 있다. On the other hand, the intake module preferably adjusts the pressure in the intake module so that carbon dioxide in the seasonal by-product gas can be selectively dissolved in the intake liquid. In the case of the seasonal by-product gas, only carbon dioxide selectively dissolves in the absorbent, but since the solubility is not so high under general atmospheric pressure, the pressure of the steel by-product by-product and the absorbent in the intake module can be adjusted through the absorbent pressure control unit and the gas pressure control unit.
이때, 흡기 모듈 내 제철 부생가스의 압력은 0.1bar 내지 60bar일 수 있고, 바람직하게는 0.5bar 내지 15bar 일 수 있으나, 이산화탄소가 효과적으로 흡수제에 용해될 수 있는 압력이라면 이에 제한하는 것은 아니다.At this time, the pressure of the steel by-product gas in the intake module may be 0.1bar to 60bar, preferably 0.5bar to 15bar, but is not limited thereto if the pressure can be effectively dissolved in the absorbent.
또한, 흡기 모듈 내 흡기액의 압력은 0.1bar 내지 60bar일 수 있고, 바람직하게는 0.5bar 내지 15bar 일 수 있으나, 이산화탄소가 효과적으로 흡기액에 용해될 수 있는 압력이라면 이에 제한하는 것은 아니다. 다만 공급 기체보다 높은 압력을 유지하여야 유효 가스가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 바람직하게는 공급기체보다 0.3 내지 7.0 bar 높게 공급하여야 하며, 흡기액이 분리막 접촉기와의 소수성을 잃고 기공 내로 침투하는 젖음 현상을 일으키는 압력 미만으로 운전하는 압력이라면 이에 제한하는 것은 아니다.In addition, the pressure of the intake liquid in the intake module may be 0.1bar to 60bar, preferably 0.5bar to 15bar, but is not limited thereto as long as carbon dioxide can be effectively dissolved in the intake liquid. However, maintaining a higher pressure than the feed gas can prevent the loss of effective gas. Preferably, the feed gas should be 0.3 to 7.0 bar higher than the supply gas, and the intake liquid is not limited to a pressure operating below the pressure causing the hydrophobicity of the separator contactor to be wetted into the pores.
이와 같이 흡기 모듈 내 압력을 증가시키더라도 이산화탄소를 제외한 부생가스 내 다른 기체들은 흡수제에 용해되지 않으므로, 이산화탄소가 제철 부생가스로부터 효과적으로 분리될 수 있다.As such, even if the pressure in the intake module is increased, other gases in the by-product gas except carbon dioxide are not dissolved in the absorbent, so that the carbon dioxide can be effectively separated from the seasonal by-product gas.
다만, 흡기 모듈 내 압력이 60bar 을 초과하면, 중공사 분리막 또는 하우징이 붕괴될 우려가 있고, 0.1bar 미만이면 유효가스가 탈기부로 손실된다.However, if the pressure in the intake module exceeds 60bar, there is a fear that the hollow fiber membrane or housing is collapsed, if less than 0.1bar the effective gas is lost to the degassing unit.
제2 흡기 모듈의 분리막으로부터 흡기액에 용해되지 않아 분리된 기체를 회수하며, 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈로부터 획득되는 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈기한다.The gas which is not dissolved in the intake liquid from the separation membrane of the second intake module is recovered, and carbon dioxide is degassed from the absorbing liquid containing carbon dioxide obtained from the first intake module and the second intake module.
상기 탈기 모듈 내의 압력은 상압 또는 진공일 수 있으나, 흡기액 내 이산화탄소가 탈기될 수 있는 압력이라면 이에 제한하는 것은 아니다. The pressure in the degassing module may be atmospheric pressure or vacuum, but the pressure in which the carbon dioxide in the intake liquid can be degassed is not limited thereto.
탈기 모듈은 흡기액에 용해된 이산화탄소를 탈기시킬 수 있으며 이를 탈기 모듈의 중공사 분리막 내부로 공급할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 이산화탄소가 용해된 흡기액을 탈기 모듈의 흡기액 충진 공간으로 공급하고, 탈기 모듈의 중공사 분리막 내부 기체를 외부로 배출하고, 상기 흡기액에 용해된 이산화탄소가 탈기될 수 있도록 상기 탈기 모듈 내의 압력을 조절하여 이산화탄소가 탈기된 흡기액과 탈기된 이산화탄소를 분리 배출할 수 있다. The degassing module may degas carbon dioxide dissolved in the intake liquid and supply it to the hollow fiber membrane of the degassing module. In more detail, the intake liquid in which the carbon dioxide is dissolved is supplied to the intake liquid filling space of the degassing module, the gas inside the hollow fiber membrane of the degassing module is discharged to the outside, and the carbon dioxide dissolved in the intake liquid can be degassed. The pressure in the degassing module may be adjusted to separate and discharge the degassed intake liquid and degassed carbon dioxide.
상기 탈기 모듈의 중공사 분리막 내부 공간은 중공사 분리막 외부에 흡기액에 용해된 이산화탄소를 통해 탈기된 이산화탄소가 공급될 수 있고, 이산화탄소가 최종적으로 분리되어 배출될 수 있다.The space inside the hollow fiber membrane of the degassing module may be supplied with degassed carbon dioxide through carbon dioxide dissolved in an intake liquid to the outside of the hollow fiber membrane, and carbon dioxide may be finally separated and discharged.
상기 탈기 모듈 내의 압력을 조절하여, 흡기액에 용해된 이산화탄소가 효과적으로 탈기 모듈의 중공사 분리막 내부로 탈기될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 예를 들어 감압 펌프를 통해 탈기 모듈 내의 기체와 흡수제의 압력을 조절할 수 있다.By adjusting the pressure in the degassing module, the carbon dioxide dissolved in the intake liquid can be effectively degassed into the hollow fiber membrane of the degassing module. At this time, for example, the pressure of the gas and the absorbent in the degassing module may be adjusted through a pressure reducing pump.
이산화탄소가 탈기된 흡기액은 다시 상기 흡기 모듈로 재공급되어 순환할 수 있다.The intake liquid from which carbon dioxide is degassed may be supplied back to the intake module and circulated.
본 발명의 흡기액은 물, 폴리프로필렌 카보네이트(PC) 및 폴리에틸렌글리콜 디메틸 에테르(PEGDME) 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 물을 사용할 수 있으나, 이산화탄소를 선택적으로 흡수 가능하고 물리흡수 방식의 흡수로 탈기가 용이하며, 중공사형 분리막을 통과하지 못하는 유체라면 이에 제한하는 것은 아니다.As the intake liquid of the present invention, water, polypropylene carbonate (PC), polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME), and the like may be used. Preferably, water may be used. Degassing is easy, and if the fluid does not pass through the hollow fiber membrane is not limited thereto.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for separating high concentration effective gas using a multistage separator.
보다 상세하게, 본 발명의 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치는 유효가스 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 제철 부생가스가 공급되는 제1 흡기 모듈; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체가 공급되는 제2 흡기 모듈; 제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 제2 흡기 모듈로 직렬로 공급하는 기체 유입 라인; 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 병렬로 흡수액을 공급하는 흡수액 공급라인; 및 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈을 통과한 흡수액으로부터 기체를 탈기하는 탈기 모듈을 포함하는 것이다. More specifically, the apparatus for separating high concentration of effective gas using the multi-stage separator of the present invention includes a first intake module to which steel production by-product gas containing an effective gas and carbon dioxide (CO 2 ) is supplied; A second intake module to which gas separated from the separator of the first intake module is supplied; A gas inlet line for supplying gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module in series; An absorption liquid supply line supplying the absorption liquid in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively; And a degassing module for degassing gas from the absorbent liquid that has passed through the first intake module and the second intake module.
상기 본 발명의 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치에 있어서 각 구성은 상기 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법에서 언급한 바와 같다. In the high concentration effective gas separation apparatus using the multi-stage separator of the present invention, each configuration is as mentioned in the method for separating the high concentration effective gas using the multi-stage separator.
한편, 상기 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치는 탈기된 흡수액을 흡기 모듈에 재공급하는 흡수액 재공급 라인를 추가로 포함할 수 있다. On the other hand, the high concentration effective gas separation apparatus using the multi-stage separator may further include an absorption liquid resupply line for resupplying the degassed absorption liquid to the intake module.
상기 흡기 모듈은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오르에틸렌(PCTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리프로필렌(PP), 퍼플루오르알콕시 알칸(perfluoroalkoxy alkanes), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 에틸렌플루오리네이티드에틸렌프로필렌(EFEP) 및 폴리페닐린(polyphenylene)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재질로 제조된 중공사 분리막으로 이루어질 수 있다. The intake module is polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polypropylene (PP), perfluoroalkoxy alkanes, fluorinated ethylene propylene (fluorinated ethylene propylene), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene fluorinated ethylene propylene (EFEP) and polyphenylene (polyphenylene) may be made of a hollow fiber membrane made of at least one material selected from the group consisting of have.
또한, 상기 흡기 모듈은 예를 들어, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 망간(Mn), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 아연(Zn)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 또는 이의 산화물로 제조된 무기 분리막으로 이루어지는 것일 수 있으며, 예를 들어 실리카, 알루미나, 타이타니아 등의 재질로 제조된 무기 분리막으로 이루어지는 것일 수 있다. In addition, the intake module is, for example, silicon (Si), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), tungsten (W), titanium (Ti), manganese (Mn), chromium (Cr), It may be made of an inorganic separator made of at least one or an oxide thereof selected from the group consisting of palladium (Pd), copper (Cu) and zinc (Zn), for example, made of a material such as silica, alumina, titania, or the like. It may be made of an inorganic separator.
상기 흡기 모듈 및 탈기 모듈의 중공사 분리막의 평균 기공 크기는 0.001 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있고, 0.001 ㎛ 내지 1 ㎛일 수 있으나, 상기 흡기 모듈 및 탈기 모듈의 중공사 분리막을 통해 기체-액체 접촉이 효과적으로 이루어질 수 있는 기공 크기라면 이에 제한하는 것은 아니다.The average pore size of the hollow fiber membranes of the intake module and the degassing module may be 0.001 μm to 2 μm, and may be 0.001 μm to 1 μm, but gas-liquid contact may be made through the hollow fiber membranes of the intake module and the degassing module. The pore size that can be effectively achieved is not limited thereto.
상기 흡기 모듈 및 탈기 모듈의 중공사 분리막의 기공율은 10 % 내지 90 %일 수 있고, 20 % 내지 80 % 일 수 있으나, 상기 흡기 모듈 및 탈기 모듈의 중공사 분리막을 통해 기체-액체 접촉이 효과적으로 이루어질 수 있는 기공율이라면 이에 제한하는 것은 아니다.The porosity of the hollow fiber membrane of the intake module and the degassing module may be 10% to 90%, 20% to 80%, but the gas-liquid contact is effectively made through the hollow fiber membrane of the intake module and degassing module If possible porosity is not limited to this.
예를 들어, 상기 분리막의 평균 기공 크기는 0.001 ㎛ 내지 1 ㎛이고, 기공율은 10 % 내지 90 %일 수 있다. For example, the average pore size of the separator may be 0.001 ㎛ to 1 ㎛, porosity may be 10% to 90%.
본 발명의 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치는 흡기 모듈 내 제철 부생가스의 압력을 제어하는 가스 압력제어부; 및 상기 흡기 모듈 내 흡수제의 압력을 제어하는 흡수제 압력 제어부를 더 포함할 수 있다. Separation device for a high concentration effective gas using the multi-stage membrane of the present invention comprises a gas pressure control unit for controlling the pressure of the steelmaking by-product gas in the intake module; And it may further comprise an absorbent pressure control unit for controlling the pressure of the absorbent in the intake module.
나아가, 본 발명의 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치는 상기 탈기 모듈 내부의 압력을 조절하는 감압 펌프를 더 포함할 수 있다. Furthermore, the high concentration effective gas separation apparatus using the multi-stage separator of the present invention may further include a pressure reducing pump for adjusting the pressure inside the degassing module.
본 발명에 의하면, 유효가스를 추가로 농축하는 별도의 단계의 수행 없이도 98% 이상, 나아가 99% 이상의 순도를 갖는 유효 가스를 획득할 수 있다. According to the present invention, an effective gas having a purity of 98% or more, and even 99% or more can be obtained without performing a separate step of further concentrating the effective gas.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples are merely examples to help understanding of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
도 1과 같이 배치한 다단 분리막을 이용하여 이산화탄소의 제거 능력 및 고순도의 수소 생성을 확인하기 위하여, 임의 가스를 공급하여 실험을 실시하고, 최종 생산 기체는 가스분석기(Gas Chromatography)를 통하여 분석하였다. In order to confirm carbon dioxide removal capability and high purity hydrogen generation using a multi-stage separator arranged as shown in FIG. 1, an experiment was performed by supplying an arbitrary gas, and the final production gas was analyzed by gas chromatography.
본 발명에 사용된 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈의 중공사 분리막은 3M社, Liqui-cel® 2.5 x 8으로 평균 기공 크기는 0.03㎛이고, 유효막 면적은 1.4m2이며, 소재는 폴리프로필렌을 사용하였다. 상기 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈은 도 1과 같이 직렬로 연결하였다. 공급 가스로는 H2 및 CO2가 1:1로 혼합된 조성의 임의 가스를 사용하였으며, 흡기액으로 H2O을 사용하여 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 병렬적으로 4L/min의 유량으로 공급하였다. 한편, 상기 제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈의 중공사 분리막 내부로 상기 공급가스를 12.5 L/min의 유량으로 공급하였다. 상기 흡기 모듈 내 흡기액은 9.5bar의 압력을 유지하였고, 공급가스는 8.0bar의 압력을 유지하였다. 상기 흡기액은 외부 장치로부터 지속적으로 공급되도록 하였다.The hollow fiber membrane of the first intake module and the second intake module used in the present invention is 3M, Liqui-cel ® 2.5 x 8, the average pore size is 0.03㎛, effective membrane area is 1.4m 2 , the material is poly Propylene was used. The first intake module and the second intake module are connected in series as shown in FIG. 1. As a feed gas, an arbitrary gas having a composition of 1: 1 mixed with H 2 and CO 2 was used, and a flow rate of 4 L / min was paralleled to the first intake module and the second intake module using H 2 O as the intake liquid. Was supplied. Meanwhile, the feed gas was supplied into the hollow fiber membrane of the first intake module and the second intake module at a flow rate of 12.5 L / min. The intake liquid in the intake module maintained a pressure of 9.5 bar, the feed gas maintained a pressure of 8.0 bar. The intake liquid was continuously supplied from an external device.
제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈을 통과한 수소를 포함하는 농축 기체와 이산화탄소가 용해된 흡기액을 분리 배출하였다.The concentrated gas containing hydrogen passing through the first intake module and the second intake module and the intake liquid in which carbon dioxide was dissolved were separated and discharged.
한편, 탈기 모듈은 3M社, Liqui-cel® 2.5 x 8으로 을 사용하였다. Meanwhile, the degassing module was used as 3M, Liqui-cel ® 2.5 x 8.
그 결과 상기 제1 흡기 모듈은 88%의 이산화탄소 분리율과 93%의 수소 회수율을 나타냈으며, 제1 흡기 모듈 후단의 농축 기체를 이용한 제2 흡기 모듈은 94%의 이산화탄소 분리율과 90%의 수소 회수율을 나타내었다. As a result, the first intake module showed 88% carbon dioxide separation and 93% hydrogen recovery, and the second intake module using concentrated gas at the rear of the first intake module showed 94% carbon dioxide separation and 90% hydrogen recovery. Indicated.
한편, 상기의 공정 구성을 이용한 이산화탄소 제거 후 제1 농축 기체 및 제2 농축기체의 최종 생성물의 농도를 하기 표 1에 나타내었다. Meanwhile, the concentrations of the final products of the first concentrated gas and the second concentrated gas after carbon dioxide removal using the above process configuration are shown in Table 1 below.
상기 실험 결과, 본 발명의 의하면 이산화탄소와 수소의 비율이 각각 50%인 가스를 공급하여 제1 흡기 모듈을 통과후 농축된 제 1 농축기체의 농도는 수소 88.8%, 이산화탄소 11.2%였으며, 제2 흡기 모듈을 거쳐 최종 농축된 기체의 조성은 수소 99.6%, 이산화탄소 0.4%로, 수소를 농도가 99.6%이 이르는 고순도로 분리할 수 있었다. As a result of the experiment, according to the present invention, the concentration of the first concentrated gas after supplying a gas having a ratio of carbon dioxide and hydrogen of 50% respectively through the first intake module was 88.8% hydrogen, 11.2% carbon dioxide, and the second intake air. The composition of the final concentrated gas through the module was 99.6% hydrogen and 0.4% carbon dioxide, and hydrogen could be separated with high purity up to 99.6%.
비교예Comparative example
한편, 흡기 모듈의 배치 및 흡기액 및 기체 흐름의 방향을 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 조건 하에서 실험을 실시하고, 최종 생산 기체는 가스분석기(Gas Chromatography)를 통하여 분석하여 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다. On the other hand, except that the arrangement of the intake module and the direction of the intake liquid and gas flow is changed as shown in Table 2 below, the experiment was carried out under the same conditions as in the above embodiment, the final production gas through a gas analyzer (Gas Chromatography) The results of the analysis are shown in Table 2 together.
방식arrangement
system
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 기체 흐름과 흡기액의 흐름을 모두 병렬 또는 직렬로 하는 경우 본원발명과 같은 고농도의 수소 기체를 획득할 수 없는 것을 확인하였다.As can be seen in Table 2, when both the gas flow and the flow of the intake liquid in parallel or in series it was confirmed that a high concentration of hydrogen gas as in the present invention cannot be obtained.
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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those of ordinary skill in the field.
Claims (14)
제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 직렬로 연결된 제2 흡기 모듈에 공급하는 단계;
제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 흡수액을 병렬로 공급하는 단계;
제2 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 회수하는 단계; 및
제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈로부터 획득되는 이산화탄소 함유 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈기하는 단계
를 포함하는, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 방법.
Supplying a seasonal by-product gas containing an effective gas and carbon dioxide (CO 2 ) to the first intake module;
Supplying the gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module connected in series;
Supplying an absorption liquid for selectively absorbing carbon dioxide in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively;
Recovering the gas separated from the separator of the second intake module; And
Degassing carbon dioxide from the carbon dioxide containing absorbent liquid obtained from the first intake module and the second intake module
A method of separating the high concentration effective gas using a multi-stage separation membrane.
The method of claim 1, further comprising the step of resupplying the degassed absorbent liquid to the intake module.
The method of claim 1, wherein the intake module is polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polypropylene (PP), perfluoroalkoxy alkanes Made of at least one material selected from the group consisting of fluorinated ethylene propylene, ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene fluorinated ethylene propylene (EFEP) and polyphenylene Separation method of a high concentration effective gas using a multi-stage separator consisting of a hollow fiber membrane.
The method of claim 1, wherein the intake module is silicon (Si), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), tungsten (W), titanium (Ti), manganese (Mn), chromium (Cr), A method for separating high concentration effective gas using a multistage separator, comprising an inorganic separator made of at least one oxide selected from the group consisting of palladium (Pd), copper (Cu), and zinc (Zn).
The method of claim 1, wherein the seasonal by-product gas comprises 10 to 90% by volume of carbon dioxide and 10 to 90% by volume of effective gas.
The method of claim 1, wherein the effective gas is at least one selected from the group consisting of hydrogen, methane, and carbon monoxide.
The method of claim 1, wherein the seasonal by-product gas is supplied to the first intake module at a pressure of 0.1 bar to 60 bar.
제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체가 공급되는 제2 흡기 모듈;
제1 흡기 모듈의 분리막으로부터 분리된 기체를 제2 흡기 모듈로 직렬로 공급하는 기체 직렬 유입 라인;
제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈에 각각 병렬로 흡수액을 공급하는 흡수액 병렬 공급라인; 및
제1 흡기 모듈 및 제2 흡기 모듈을 통과한 흡수액으로부터 기체를 탈기하는 탈기 모듈
을 포함하는, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치.
A first intake module to which a seasonal by-product gas including an effective gas and carbon dioxide (CO 2 ) is supplied;
A second intake module to which gas separated from the separator of the first intake module is supplied;
A gas series inlet line for supplying gas separated from the separator of the first intake module to the second intake module in series;
Absorption liquid parallel supply line for supplying the absorption liquid in parallel to the first intake module and the second intake module, respectively; And
Degassing module for degassing gas from absorbent liquid that has passed through the first intake module and the second intake module
Separation apparatus for a high concentration effective gas using a multi-stage separation membrane.
9. The apparatus of claim 8, further comprising an absorbent resupply line for resupplying the degassed absorbent to the intake module.
The method of claim 8, wherein the intake module is polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polypropylene (PP), perfluoroalkoxy alkanes Made of at least one material selected from the group consisting of fluorinated ethylene propylene, ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene fluorinated ethylene propylene (EFEP) and polyphenylene Separation device of high concentration effective gas using a multi-stage separator consisting of a hollow fiber membrane.
The method of claim 8, wherein the intake module is silicon (Si), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), tungsten (W), titanium (Ti), manganese (Mn), chromium (Cr), An apparatus for separating high concentration effective gas using a multistage separator, comprising an inorganic separator made of at least one oxide selected from the group consisting of palladium (Pd), copper (Cu), and zinc (Zn).
The apparatus of claim 8, wherein the average pore size of the separator of the intake module and the degassing module is 0.001 μm to 1 μm, and the porosity is 10% to 90%.
상기 흡기 모듈 내 흡수제의 압력을 제어하는 흡수제 압력 제어부를 더 포함하는, 다단 분리막을 이용한 고농도 유효가스의 분리 장치.
According to claim 8, Gas pressure control unit for controlling the pressure of the steel production by-product gas in the intake module; And
Separating device for a high concentration effective gas using a multi-stage separator, further comprising an absorbent pressure control unit for controlling the pressure of the absorbent in the intake module.
The apparatus of claim 8, further comprising a pressure reducing pump for adjusting a pressure in the degassing module.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170175742A KR102032417B1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Method for producing high concentration effective gas using multi membrane from by-product gas generated from steelworks and device for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170175742A KR102032417B1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Method for producing high concentration effective gas using multi membrane from by-product gas generated from steelworks and device for the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190074414A KR20190074414A (en) | 2019-06-28 |
| KR102032417B1 true KR102032417B1 (en) | 2019-10-16 |
Family
ID=67065910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170175742A Active KR102032417B1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Method for producing high concentration effective gas using multi membrane from by-product gas generated from steelworks and device for the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102032417B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010005509A (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Toshiba Corp | Device for separating carbon dioxide and method therefor |
| JP5484067B2 (en) * | 2006-12-28 | 2014-05-07 | カンソルブ テクノロジーズ インコーポレーテッド | How to recover carbon dioxide from a gas stream |
| KR101522252B1 (en) * | 2013-10-07 | 2015-05-26 | 신기영 | Manufacturing method of membrane for separating carbon dioxide and apparatus using the same |
| KR101759101B1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-07-19 | 한국화학연구원 | Process and apparatus of capturing carbon dioxide, recovering hydrogen from byproduct gas |
-
2017
- 2017-12-20 KR KR1020170175742A patent/KR102032417B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5484067B2 (en) * | 2006-12-28 | 2014-05-07 | カンソルブ テクノロジーズ インコーポレーテッド | How to recover carbon dioxide from a gas stream |
| JP2010005509A (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Toshiba Corp | Device for separating carbon dioxide and method therefor |
| KR101522252B1 (en) * | 2013-10-07 | 2015-05-26 | 신기영 | Manufacturing method of membrane for separating carbon dioxide and apparatus using the same |
| KR101759101B1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-07-19 | 한국화학연구원 | Process and apparatus of capturing carbon dioxide, recovering hydrogen from byproduct gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190074414A (en) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101759101B1 (en) | Process and apparatus of capturing carbon dioxide, recovering hydrogen from byproduct gas | |
| EP3658489B1 (en) | Method for the preparation of ammonia synthesis gas | |
| US8114192B2 (en) | Gas separation processes using membrane with permeate sweep to recover reaction feedstocks | |
| US9815707B2 (en) | Method of processing discharge gas discharged from production process | |
| JP5280824B2 (en) | High purity hydrogen production equipment | |
| CN110237650B (en) | FTrPSA separation method for reaction circulating gas in preparation of ethylene oxide by direct oxidation of ethylene | |
| JPWO2017149718A1 (en) | Ammonia production method | |
| WO2020079403A1 (en) | Separation of carbon monoxide from carbon monoxide/hydrogen syngas mixtures | |
| JP2007055970A (en) | Reactor for producing methanol and method for producing methanol | |
| JP2003192315A (en) | Equipment for refining helium | |
| KR102032417B1 (en) | Method for producing high concentration effective gas using multi membrane from by-product gas generated from steelworks and device for the same | |
| US20240059637A1 (en) | Process and plant for producing methanol and synthesis gas | |
| KR101881090B1 (en) | Method for multi-stage purification of biogas using composite hollow fiber membrane modules | |
| JP2019055892A (en) | Hydrogen production equipment | |
| US20220062815A1 (en) | System and method for recovering carbon monoxide contained in industrial by-product gas | |
| JP6136074B2 (en) | Nitrogen separation apparatus and method | |
| JP2007254229A (en) | Hydrogen production method and hydrogen production apparatus | |
| US20120137878A1 (en) | Gas-separation processes using membranes with permeate sweep to recover reaction feedstocks | |
| CN111770892B (en) | Method for removing oxygen from crude carbon monoxide gas and method for purifying carbon monoxide gas | |
| KR101275774B1 (en) | Appratus for enriching fluorinated gas, and the method for enrichment of fluorinated gas thereby | |
| AU2022303845A1 (en) | Method for highly purifying condensable product in membrane reactor | |
| JP2022176139A (en) | gas separation process | |
| EP4226991A1 (en) | Process and plant for reducing carbon dioxide (co2) content from a recycle gas | |
| KR101710019B1 (en) | dimethyl ether manufacture method from associated gas by using membrane | |
| JP2020079178A (en) | Hydrogen production equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20171220 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20190114 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20190717 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20191008 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20191010 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] | ||
| PG1701 | Publication of correction |
Patent event code: PG17011E01I Patent event date: 20210316 Comment text: Request for Publication of Correction Publication date: 20210322 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220929 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20231005 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |