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Clean Technology, Vol.24, No.1, 50-54, March, 2018
DOI10.7464/ksct.2018.24.1.050  Export Citation
물리 흡수제를 포함한 디에틸렌트리아민(Diethylenetriamine)저수계 흡수제에서의 이산화탄소 흡수 특성
Absorption Characteristics of Carbon Dioxide by Water-lean Diethylenetriamine Absorbents Mixed with Physical Solvents
이화영, 석창환, 유정균1, 홍연기†
  • 한국교통대학교 화공신소재고분자공학부, 27469 충청북도 충주시 대소원면 대학로 50
  • 1한국에너지기술연구원 온실가스 연구실, 34129 대전광역시 유성구 가정로 152
Hwa Young Lee, Chang Hwan Seok, Jong-Kyun You1, and Yeon Ki Hong†
  • School of Chemical and Material Engineering, Korea National University of Transportation, 50 Daehak-ro, Daesowon-myeon, Chungju-si, Chungcheongbuk-do 27469, Korea
  • 1Greenhouse Gas Laboratory, Korea Institute of Energy Research, 152 Gajeong-ro, Yuseong-gu, Daejeon 34129, Korea
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초록
본 연구에서는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA) 수용액에 물리흡수제인 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)을 도입한 저수계 흡수제에서 이산화탄소 포집에 따른 흡수제의 상분리 현상을 고찰하였다. 2 M DETA 수용액에서 NMP 조성이 30 wt%를 초과하면 CO2 흡수에 따라 흡수제의 상이 분리되는데 그 이유는 DETA-카바메이트 이온종의 NMP에 대한 낮은 용해도로 설명할 수 있다. 흡수제 내에서 NMP의 조성이 증가함에 따라 상분리 된 흡수제의 상층과 하층의 이산화탄소 로딩 차이가 커지고 하층의 부피가 감소하게 된다. 2 M DETA + NMP + 물 혼합 흡수제를 이용하여 충 진탑에서의 이산화탄소 포집을 실시할 경우 흡수제 내 NMP조성이 40 wt%에 이르면 흡수속도가 줄어드는 것으로 확인되었다. 이는 이산화탄소 흡수에 따른 점도 증가로 인한 흡수제 액막에서의 물질전달 저항 때문으로 해석된다. DETA + NMP + 물로 구성된 저수계 흡수제를 이산화탄소 포집에 적용하면 상분리에 따른 이산화탄소-rich 상 부피 감소로 재생에너지를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract : In this work, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added into diethylenetriamine (DETA) aqueous solution for high CO2 loading via phase splitting of absorbents during CO2 absorption. Immiscible two phases were formed in the range of more than 30 wt% of NMP in 2 M DETA + NMP + water absorbents because of low solubility of DETA-carbamate in NMP solution. As the composition of NMP in the absorbents increased, the difference of CO2 loading between each phase increased and the volume of bottom phase decreased. In CO2 absorption in packed column by 2 M DETA + NMP + water absorbents, the absorption rate decreased in the range of more than 40 wt% of NMP. It is due to the increasing of mass transfer resistance in liquid film of absorbents at the high concentration of NMP. DETA + NMP + water absorbent is expected as the promising one for reducing the regeneration energy of absorbents according to volume reduction of CO2-rich phase.
Keywords:Carbon dioxide;Absorption;Phase splitting;DETA;NMP
  1. National Energy Technology Laboratory, Final Report (2010).
  2. Lee J, Hong YK, You JK, Korean J. Chem. Eng., 34(6), 1840 (2017)
  3. Kim YM, Kim DS, Cho J, Clean Technol., 18(2), 221 (2012)
  4. Aleixo M, Prigent M, Gibert A, Porcheron F, Mokbel I, Jose J, Jacquin M, Energy Procedia, 4, 148 (2011)
  5. Bruder P, Svendsen HF, Energy Procedia, 23, 45 (2012)
  6. Ye Q, Wang X, Lu Y, Int. J. Greenh. Gas Control, 39, 205 (2015)
  7. Fu KY, Chen GY, Sema T, Zhang X, Liang ZW, Idem R, Tontiwachwuthikul P, Chem. Eng. Sci., 100, 195 (2013)
  8. Aronu UE, Gondal S, Hessen ET, Haug-Warberg T, Hartono A, Hoff KA, Svendsen HF, Chem. Eng. Sci., 66(24), 6393 (2011)
  9. International Energy Agency, “International Network for CO2 Capture: Report on 12th Meeting,” Regina, Canada (Sep.2009).