알카놀아민 수용액을 이용한 이산화탄소 흡수특성 연구

Study on Absorption Characteristics of $CO_2$ in Aqueous Alkanolamine Solutions

화석연료 사용에 의한 이산화탄소의 증가는 지구온난화의 주요인으로, 세계적으로 배출량을 줄이려는 노력을 기울이고 있다. 알카놀아민 수용액을 이용한 흡수법은 산성가스를 제거하기 위하여 폭 넓게 사용되고 있고, 특히 배가스로부터 나오는 이산화탄소의 제거에 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 알카놀아민 수용액을 사용하여 이산화탄소 흡수시에 나타나는 흡수특성을 연구하였다. 기/액 평형 실험 장치를 사용하여 이산화탄소의 평형분압(${P_{CO_2}}^*$)과 이산화탄소 최초 1회 주입 후 평형에 도달하는 시간을 측정하여 $60^{\circ}C$에서 각각 흡수 용량과 흡수 속도를 계산하였다. 실험 결과 MEA 10wt%에서의 흡수용량은 낮은 온도($40^{\circ}C$)에서 우수하였고, 평형부하 0.5부근에서 이산화탄소가 포화되었음을 알 수 있었다. 흡수제에 따른 흡수용량은 AMP>DEA>MEA, 흡수속도는 MEA>AMP>DEA. 순으로 나타났다. 따라서 가장 우수한 성능을 가진 흡수제를 선정하기 위해서는 흡수용량과 흡수속도를 동시에 고려해보아야 한다.

Increase of $CO_2$ by using fossil fuels makes mainly global warming and the international efforts to reduce the $CO_2$ emission is being promoted. Absorption process using aqueous alkanolamine solution to remove acid components in the mixed gases has been used commercially. This method was used to remove $CO_2$ in the flue gas in recent years. $CO_2$ Absorption characteristics of several aqueous alkanolamine solutions such as MEA, DEA and AMP was studied by measuring vapor-liquid-equilibrium(VLE) and absorption velocity in this study. VLE measuring equipment, shell and reactor type, was used to acquire VLE data, equilibrium $CO_2$ pressure(${P_{CO_2}}^*$) and time at each pulse gas input. We also acquired the $CO_2$ absorption velocity by measuring the time to arrive the VLE at $40{\sim}80^{\circ}C$ and first gas input. The $CO_2$ absorption capacity of MEA 10wt% solution was higher than two alkanolamine solutions at $40^{\circ}C$ and the equilibrium $CO_2$ loading was 0.5. Absorption capacity was excellent as follows; AMP>DEA>MEA. But absorption velocity was fast as follows; MEA>AMP>DEA. Though good absorbent was considered by many variables, absorption velocity and capacity was more important factor.