Degradation of Aqueous Monoethanolamine Absorbent

모노에탄올아민 흡수제의 열화특성 분석

The reversible chemical absorption using MEA (monoethanolamine), one of alkanolamine, is generally used as a conventionally method for $CO_{2}$ capture. Even MEA absorbent has excellent reactivity with $CO_{2}$, it has been known to have the decrease of absorption capacity caused by $CO_{2}$, $O_{2}$ or other acid gases in flue gas, corrosion and thermal degradation. In this study, MEA solutions degraded in the steam reforming process of refinery used and the absorption performance were compared for the used of conventional MEA solution. In case of 30 wt% MEA and mixture of 20 wt% thermal degraded absorbent (DP) and 10 wt% PZ, the absorption capacities were $0.5365mol-CO_{2}$/mol-absorbent and $0.5939mol-CO_{2}$/mol-absorbent respectively. PZ added thermally degraded absorbent showed the enhanced absorption capacity. On the contrary, the absorption rates were $1.1610kg_{f}/cm^2{\cdot}min$ for 30 wt% MEA, $0.5310kg_{f}/cm^2{\cdot}min$ for mixture of 20 wt% thermal degraded absorbent (DP) and 10 wt% PZ and $0.3525kg_{f}/cm^2{\cdot}min$ for 30 wt% thermally degraded absorbent only. The absorption rates of PZ added thermally degraded absorbent was higher than that of thermally degraded absorbent only. Therefore, it can be confirmed that thermally degraded absorbent can be reused as an absorbent for $CO_{2}$ by the addition of suitable additives.

이산화탄소 포집을 위해 가장 일반적으로 이용되고 있는 방법은 알카놀아민인 모노에탄올아민(MEA) 용매를 이용한 가역적 화학흡수이다. 이러한 MEA 용매는 $CO_{2}$와 반응성이 우수한 반면 다른 흡수제에 비해 연소배가스에 포함되어 있는 이산화탄소, 산소 및 기타 산성가스들에 의한 흡수제의 성능저하, 부식 및 열화현상을 유발하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 정유공정의 스팀 리포밍공정으로부터 열화된 MEA 시료를 이용하여 연구되었다. 일반적으로 사용되는 흡수제인 MEA 용매와 열화된 용매의 성능을 비교 분석하였다. MEA 30 wt% 흡수제와 열화물(DP) 20 wt% + PZ 10 wt% 흡수제의 경우 흡수용량이 각각 $0.5365mol_{CO2}/mol_{absorbent}$와 $0.5939mol_{CO2}/mol_{absorbent}$로 증진제(PZ)에 의해 흡수능이 향상되었음을 확인하였다. 반면 흡수속도는 MEA 30 wt% 흡수제가 $1.1610kg_{f}/cm^2{\cdot}min$로 열화물(DP) 20 wt% + PZ 10 wt% 흡수제의 $0.5310kg_{f}/cm^2{\cdot}min$보다 높게 나타났으나, 열화물 30 wt% 단독으로 사용하였을 때 $0.3525kg_{f}/cm^2{\cdot}min$보다는 향상되었다. 따라서 적합한 증진제의 선정을 통해 열화물도 $CO_{2}$ 흡수제로서 재사용할 수 있다는 것을 확인하였다.