CO₂ PSA Process using Double-Layered Adsorption Column

이단 적층 흡착탑을 이용한 CO₂ PSA 공정

In this study, PSA, known as the most economic process, was used to recover $CO_2$ from the power-plant flue gas. Activated carbon and zeolite molecular sieve 13X were used as adsorbent. Activated carbon has been deemed inadequated adsorbent for separating $CO_2$ from the flue gas. However, highly concentrated $CO_2$ could be obtained as a product on the activated carbon adsorbent using the new operating cycle modifying the rinse step. Also, the recovery of $CO_2$ was improved using double-layered adsorption column packed with the activated carbon and the zeolite 13X simultaneously. Adsorption column was filled with the activated carbon in the feed-end side, and the zeolite 13X in the product-end side. The recovery of $CO_2$ increased about 40% with only 25% zeolite, and increased 67% with 50% zeolite at the experimental conditions of 13% $CO_2$ concentration, 10 SLPM flow rate and 2.2 atm adsorption pressure.

화력발전소의 연소가스에서 고순도의 $CO_2$를 분리, 회수하는 것을 목적으로, 에너지 비용이 적게 드는 것으로 알려진 PSA(Pressure Swing Adsorption)공정을 이용하였다. 흡착제로서 활성탄 및 제올라이트를 사용하여 연소가스에서 $CO_2$를 회수할 수 있는 장치를 제작하고 이를 조업하는 조건을 확립하고자 하였다. $CO_2$ 회수용으로 적합하지 않다고 알려져 있는 활성탄을 이용하여도 세정단계의 변형을 통한 새로운 사이클을 이용하여 고순도의 $CO_2$를 생성물로 얻을 수 있었다. 또한 활성탄과 제올라이트 각 흡착제의 흡착특성을 이용하여 이들 두 흡착제의 장점을 최대로 이용할 수 있도록 흡착탑의 일부만을 제올라이트 13X를 채워 조업하는 2단 적층 흡착탑을 이용하여 회수율의 향상을 얻을 수 있었다. 흡착탑의 도입부 쪽에 활성탄을, 배출부 쪽에 제올라이트를 채움으로써 최대의 효과를 얻을 수 있었는데, $CO_2$ 농도 13%, 유량 10 SLPM, 흡착압력 2.2기압에서 제올라이트를 부피비로 25%만 사용하여도 40%의 회수율 향상을 얻을 수 있었으며 50%를 이용한 경우에는 회수율이 67%까지 증가하였는데 이는 제올라이트만을 이용한 경우의 회수율과 비슷한 결과였다.