Carbon capture technologies are studied widely to curb the rising trend in the atmospheric concentration of $CO_2$ causing global warming. The post-combustion carbon capture technology using amine solvents is one of the mature technologies that can be deployed to existing power plants. However, a large amount of energy is required to regenerate the $CO_2$ rich solvent after the absorption. Flexible operation with a properly chosen control strategy is a way to alleviate this problem. Developing a simple, yet accurate dynamic model is a key to finding stable operation conditions while maximizing the flexibility of the process. In this research, chemical absorption process bases on the most widely used amine solvent, monoethanolamine (MEA), is developed using the commercial software of gPROMS. Based on the developed model, industrial scale of $CO_2$ capture process is simulated and dynamic responses of the process are analyzed In addition, it is evaluated whether the overall process can be operated stably for various disturbances that may occur during actual process operation. (e.g. changes in flue gas flow rate, $CO_2$ concentration and large disturbances such as load change in power plant). The objective of this study is to present a proper control strategy for these disturbances by applying basic PI control technique.
아민으로의 화학적 흡수를 통한 연소 후 이산화탄소 포집(Post-combustion $CO_2$ capture, PCC)은 다양한 탄소포집기술 중에서도 가장 산업화에 가까운 기술 중 하나로 평가받고 있다. 그러나 아민흡수 공정은 $CO_2$의 탈거를 위해 다량의 재생에너지를 필요로 한다. 유연한 운전 전략의 수립은 이러한 단점을 완화할 수 있는 방법 중 하나이며, 지나치게 복잡하지 않으면서도 정확한 동특성 모델의 개발이 선행되는 것으로 안정적이고 탄력적인 운전전략의 수립이 가능해진다. 본 연구에서는 아민흡수제 중에서도 널리 사용되는 모노에탄올아민 (Monoethanolamine, MEA) 흡수제에 적용 가능한 동특성 컬럼 및 공정 모델을 구성한다. 개발된 모델을 바탕으로 산업 규모의 흡수 공정을 모사하고, 해당 규모에서 공정의 동적 거동에 대해 분석한다. 또한, 공정 운전 간에 발생 할 수 있는 연도 가스의 변화, 유연한 운전을 위한 대규모 운전조건 변화 등 다양한 외란에 대해서도 전체 공정이 안정적으로 운전되어질 수 있는 지를 평가한다. 최종적으로 기본적인 PI 제어 기법을 적용하여 이러한 외란들에 대해 적합한 제어 전략을 제시하는 것이 본 연구의 목적이다