A Study on the Thermodynamic Analysis and the Computer Simulation for the $CO_2$ and $H_{2}S$ Capture Process Using Methanol as a Solvent

메탄올 용매를 이용한 이산화탄소와 황화수소 포집공정의 열역학적 해석 및 전산모사에 관한 연구

In this study, computer simulation works have been performed for the capture process of the $CO_2$ and $H_{2}S$ gases contained in the effluent stream using methanol aqueous solution. In order to increase the solubilities of the $CO_2$ and $H_{2}S$ in the methanol aqueous stream, the operating pressure of the absorber was raised to 30 bar and the feeding temperature of the solvent was lowered to $-20^{\circ}C$ by using refrigeration cycle. NRTL liquid activity coefficient model was used to estimate the liquid phase nonidealities for methanol and water. Soave-Redlich-Kwong equation of state was used for the vapor phase nonidealities. Henry's law option was also used to calculate the solubilities of the supercritical noncondensible gases into the methanol aqueous solvent stream.

본 연구에서는 연소 배 가스 중에 포함되어 있는 이산화탄소와 황화수소 성분을 메탄올 용매로 포집하는 공정에 대해서 전산모사를 수행하였다. 메탄올 용매에 대한 이산화탄소와 황화수소의 용해도를 증가시키기 위해서 흡수탑의 압력은 30 bar로 운전되도록 하였으며, 용매의 공급온도는 프로필렌을 냉매로 사용하여 $-20^{\circ}C$로 하였다. 이산화탄소와 황화수소의 포집공정의 전산모사를 위한 열역학 모델식으로는 NRTL 액체 활동도계수 모델식과 Soave-Redlich-Kwong 상태방정식을 사용하였으며, 기체 성분들의 메탄올 용매에 대한 용해도 추산을 위해서 Henry의 법칙을 사용하였다.