이산화탄소 포집 시스템과 기존 유틸리티 시스템을 통합한 시스템에 대한 성능 및 경제성 평가 (A techno-economic evaluation of the systems integrated an MEA-based CO2 capture system and an existing utility system of a chemical plant)

Abstract

Most chemical plants have their own utility systems (UtSys) to produce utilities (e.g., steam, electricity, water) required for manufacturing chemical products, and the UtSy discharges a considerable amount of flue gases. A monoethanolamine (MEA)-based CO2 capture system (CCSy) is a promising solution to separate CO2 from the flue gases, but it can lead to a loss in utility generation by the UtSy because of utility requirements for recovering the MEA solvent. A techno-economic feasibility study to deploy CCSy at an existing UtSy as an integrated process should be performed for chemical plants. Thus, we design three configurations of the integrated process to combine the UtSy and CCSy, and then develop each process optimization model. Lastly, our techno-economic analysis determines the one among three configurations that minimizes the total cost of the configurations.

대부분의 화학공장은 화학제품을 생산하기 위해 자체적으로 전기, 스팀, 물 등을 공급하는 유틸리티 시스템을 운영하고 있다. 이 유틸리티를 생산하기 위해 화석연료를 사용하기 때문에 유틸리티 시스템은 상당량의 온실 가스를 배출한다. 또한 유틸리티 시스템에서 배출하는 온실 가스의 대부분은 이산화탄소이므로 모노에탄올아민 수용액을 용매로 하는 이산화탄소 포집 시스템이 이산화탄소를 저감하기 위한 해법이라 할 수 있다. 하지만 이산화탄소 포집 시스템에서 유틸리티를 사용하기 때문에 추가적인 유틸리티 생산이 필요할 수 있다. 본 연구에서는 기존 유틸리티 시스템에 이산화탄소 포집 시스템 도입 시 두 시스템을 통합한 3가지 구조를 구성하고 이에 대한 최적화 모델을 구축하였다. 또한 이후에 성능 및 경제성 평가 연구를 통해 이 3가지 구조 중 전체 비용이 최소인 구조를 결정하였다.