열력학적 해석과 공정모사에 의한 CO2 포집용 냉각 암모니아공정의 정량평가

전문가 제언

○ 암모니아수를 이용하는 CO2포집공정의 최대 CO2흡수량(1.2㎏CO2/㎏-NH3)은 MEA(0.4㎏CO2/kg-MEA)의 3배이며, 반응열(144Kcal/㎏)은 MEA(454 Kcal/㎏)보다 훨씬 적고 가격도 저렴하여 MEA흡수법의 대안으로 많은 연구를 하고 있으나, 10℃ 이하에서는 염의 석출과 누설 암모니아의 악취 등과 같은 문제를 해결해야 한다.

○ 대표적인 습식 CO2포집공정의 흡수제인 MEA, K2CO3/PZ와 냉각 NH3공정을 비교하면, 냉각 NH3사용공정 전력손실(0.021kWh/ gmol-CO2)은 냉각부하 때문에 MEA(0.016), K2CO3/PZ(0.009)보다 아주 많고, 에너지 원단위도 MEA(972), K2CO3/PZ(720)보다 냉각 NH3은 620 ~2100 kcal/㎏-CO2로 많아 경쟁력이 거의 없다.

○ 암모니아수를 이용해 실증연구 중인 ALSTOM사는 chilled공법으로 28wt%의 NH3을 사용하여 0~10℃, 대기압에서 흡수, 120℃?20bar에서 재생하며, NETL은 10wt%의 NH3으로 상온?상압에서 흡수, 82℃?상압에서 재생하며, KIER은 13wt%의 NH3을 이용해 상온, 상압에서 흡수, 상압?98℃에서 1차, 82℃에서 2차로 재생하는 하이브리드 방식이다.

- ALSTOM법은 고압으로 응축된 CO2를 얻을 수 있으나 냉각에너지 부하가 너무 크고, (NH4)2CO3 등 염의 석출로 재생탑의 폐쇄가 우려된다. NETL은 SOx, NOx와 동시 처리가 가능하나 NH3손실이 많으며, KIER방법은 재생률이 높아 암모니아손실이 적고 에너지원단위(624Kcal/㎏- CO2)도 적지만 재생의 한계가 있다. 따라서 재생이 필요 없는 EAA (EtOH-H2O-NH3)와 같은 흡수제 등의 개발이 선행되는 중소형 CO2 포집설비의 개발이 필요하다.

○ 이 연구는 ALSTOM사의 냉각 암모니아법을 열역학적으로 분석한 것으로, 흡수탑 온도를 10℃ 이하로 유지하고, 염 석출방지와 흡수탑에서 누설되는 암모니아처리 그리고 재생용의 재가열 등으로 에너지원단위를 2100kcal/㎏-CO2로 평가하기 때문에 과도한 에너지의 소비로 경쟁력이 없을 것이다.

저자

Paul M. Mathias, Satish Reddy, John P. O'Connell

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

환경·건설

연도

2010

권(호)

4

잡지명

International Journal of Greenhouse Gas Control

과학기술
표준분류

환경·건설

페이지

174~179

분석자

박*서

분석물

• 열역학적 해석과 공정모사에 의한 CO2 포집용 냉각 암모니아공정의 정량평가.pdf [213,302 byte]

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