발전소 배가스의 이산화탄소 포집을 위한 분리막 공정

Abstract

석탄 및 화석연료를 사용하는 발전소 및 보일러에서 생성되는 배가스로부터 CO2를 선택적으로 포집하기 위해 1단 분리막 공정과 2단 분리막 공정에 관한 연구를 수행하였다. 1단 분리막 공정에서는 CO2의 고순도, 고회수율을 얻을 수 없기 때문에, 2단 분리막 공정을 통하여 얻고자 하였다. 실험은 배가스의 이산화탄소 농도인 14%를 기준으로 랩스케일 부터 벤치스케일로 격상하여 진행하였고, 랩스케일에서는 CO2/N2(14/86 vol%)모사가스로 진행한 반면 벤치스케일에서는 실제 보일러에서 나오는 배가스를 기반으로 CO2/Balance (14/86 vol%)기체로 실험을 진행하였다. 이산화탄소 분리 실험을 위해 ㈜에어레인의 폴리이미드 분리막 모듈을 사용하였다. 분리막공정을 통한 이산화탄소의 분리는 주입부와 투과부 압력차에 의해 이산화탄소를 분리하기 때문에 주입부와 투과부의 압력비가 클수록 좋은 성능을 나타낸다. 또한 2단 분리막 공정에서 recycle공정을 도입하여 이산화탄소의 농도와 회수율을 동시에 올리는 결과를 얻었다. 랩스케일에서 2단분리 막공정으로 실험을 진행한 결과, 이산화탄소 농도 82∼88%, 회수율 73∼85%얻었고, 벤치스케일에서는 이산화탄소 농도 90∼99%, 회수율 40∼61%의 결과를 얻었다. 결론적으로 분리막의 면적은 이산화탄소의 포집율과 비례하지 않음을 알게 되었다. 이는 발전소 배가스에서의 이산화탄소 포집을 위해 추가연구가 필요함을 확인합니다.