복합흡수공정에서 CO₂/NO₂ 동시제거 시 AMP(2-amino-2-methyl-1-propanol)에 Ammonia 첨가가 흡수속도에 미치는 영향 = Effect of Added NH₃ to AMP on Absorption Rate for Simultaneous Removal of CO₂/NO₂ in Composite Absorption Process

국문 초록 (Abstract)

기존의 연구에서 널리 사용된 흡수제 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP)의 성능 개선을 위해 carbon dioxide (CO₂) 및 nitrogen dioxide (NO₂)의 흡수율이 우수한 ammonia (NH₃)를 첨가하여 평면교반조에서 CO₂, NO₂ 및 CO₂/NO₂의 흡수속도실험을 수행함으로써 반응속도상수를 AMP 단일흡수제와 비교하였다. 30 wt.% AMP에 1, 3, 5 wt.%의 NH₃ 첨가에 따라 흡수속도는 대표적으로 303 K, 1 kPa NO₂ 분압에서 12.6~32.6% 증가되므로 NH₃의 첨가로 반응속도를 향상시켜 공정 효율의 증가를 기대할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 30 wt.% AMP에 3 wt.% NH₃ 첨가 수용액의 NO₂ 분압 1 kPa과 CO₂ 분압 15 kPa에서 CO₂/NO₂ 동시 흡수속도는 5.50~6.40×10(-6) kmol m-2 s-1로 NH₃의 CO₂ 및 NO₂에 대한 높은 부하능 및 추가 반응에 기인하여 AMP 단일수용액에 비해 48.2~41.6% 증가하였다. 또한, 화력발전소에서 배출되는 연소배가스 조성과 같이 CO₂ 15 kPa 및 NO₂의 비교적 낮은 분압(1 kPa) 조건에서 NO₂는 AMP에 NH₃ 첨가에 따라 약 2배의 빠른 반응으로 CO₂의 흡수에 큰 영향 없이 NO₂를 동시에 흡수할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a blend of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and ammonia (NH₃) was used to achieve high absorption rates for carbon dioxide (CO₂) as suggested at several literatures. The absorption rates of aqueous AMP and blended AMP+NH₃ solutions with CO₂ and nitrogen dioxide (NO₂) were measured using a stirred-cell reactor at 303 K. The effect of the added NH₃ to enhance absorption characteristics of AMP was studied. The performances were evaluated under various operating conditions. The absorption rates increased following the increase of the concentration of NH₃. The absorption rate of NH₃ blended into 30 wt.% AMP solution with NO₂ at 303 K was 12.6~32.6% higher than that of aqueous AMP solution without NH₃. Also, the addition of 3 wt.% NH₃ to 30 wt.% AMP increased 48.2~41.6% values for the reactions with CO₂ and NO₂ at 303 K. Therefore, it clearly shows that the reaction rate of AMP with CO₂ and NO₂ can be increased by the addition of NH₃.