Clean Technology (청정기술)

The Korean Society of Clean Technology (한국청정기술학회)
권호 표지

Selective Adsorption of Sulfur Compounds from Natural Gas Fuel Using Nanoporous Molecular Sieves

나노세공 분자체를 이용한 천연가스 연료로부터 황 화합물의 선택적 흡착

  • Kim, Hoon-Sung (Division of Applied Chemical Engineering, Pukyong National University) ;
  • Chung, Jong-Kook (Division of Applied Chemical Engineering, Pukyong National University) ;
  • Lee, Seok-Hee (Division of Applied Chemical Engineering, Pukyong National University) ;
  • Cheon, Jae-Kee (Division of Applied Chemical Engineering, Pukyong National University) ;
  • Moon, Myung-Joon (Division of Applied Chemical Engineering, Pukyong National University) ;
  • Woo, Hee-Chul (Division of Applied Chemical Engineering, Pukyong National University)
  • 김훈성 (부경대학교 응용화학공학부) ;
  • 정종국 (부경대학교 응용화학공학부) ;
  • 이석희 (부경대학교 응용화학공학부) ;
  • 천재기 (부경대학교 응용화학공학부) ;
  • 문명준 (부경대학교 응용화학공학부) ;
  • 우희철 (부경대학교 응용화학공학부)
  • Published : 2007.03.31
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Abstract

The selection of a suitable adsorbent for removing organic sulfur compounds tetrahydrothiophene (THT) and t-butylmercaptan (TBM) from natural gas has been carried out. The saturation adsorption capacity for the sulfur compounds were determined by pulse adsorption method for a group of nanoporous materials, including Na-Y, Na-ZSM-5, Na,K-ET(A)S-10, Na-Mordenite, Na,K-Clinoptitolite, Ti/MCM-41, Ti/SBA-15 and amorphous titanosilicates. Among the materials tested, Na-Y and Na,K-ET(A)S-10 zeolites showed high adsorptive capacities for THT and TBM. The saturation capacity for THT on Na,K-ETS-10 was comparable with that on Na-Y zeolite, which is well known as an effective adsorbent. The capacity and adsorptivity for THT and TBM on Na,K-ETAS-10 were improved by an increase in crystallinity of Na,K-ETAS-10. An investigation of the competitive adsorption between THT and TBM from the breakthrough test using a simulated natural gas indicates that Na,K-ETS-10 selectively adsorbs THT. The breakthrough capacity for THT on Na,K-ETS-10 was 1.19 mmol/g. The results show that the high adsorption performance of Na.K-ETS-10 and Na,K-ETAS-10 is due to the highly exchanged cations in the zeolitic structure which exhibit the strong electrostatic interactions with organic sulfur compounds and their wide pore nature.

천연가스로부터 유기 황 화합물인 THT와 TBM의 제거를 위한 적합한 흡착제의 선정이 수행되었다. 황 화합물에 대한 포화 흡착량은 Na-Y, Na-ZSM-5, Na,K-ET(A)S-10, Na-모더나이트, Na,K-클리놉틸올라이트, Ti/MCM-41, Ti/SBA-15이 포함되어진 나노세공 물질 및 무정형 티타노실리케이트에 대하여 펄스 흡착 방법에 의해 측정되었다. 측정되어진 물질들 중 Na-Y 와 Na,K-ET(A)S-10 제올라이트에서 THT와 TBM에 높은 흡착 용량을 보였다. Na,K-ET(A)S-10에서의 THT에 대한 포화 흡착량은 효율적인 흡착제로 잘 알려진 Na-Y 제올라이트와 비슷하였다. Na,K-ET(A)S-10에서의 THT와 TBM의 흡착량과 흡착능은 Na,K-ET(A)S-10의 결정성이 좋을수록 증가하였다. 모사되어진 천연가스를 이용한 파과 평가로부터 THT와 TBM 사이의 경쟁적 흡착에 관한 연구에서 Na,K-ET(A)S-10은 THT에 선택적으로 흡착하는 것으로 나타났다. Na,K-ET(A)S-10의 THT에 대한 파과 용량은 1.19 mmol/g 이었다. 이러한 결과들은 Na,K-ETS-10과 Na,K-ETAS-10의 높은 흡착 성능이 제올라이트 구조의 넓은 기공 성질과 유기 황 화합물과의 강한 정전기적 상호작용을 지닌 제올라이트 구조 속의 높게 교환되어진 양이온에 기인하는 것으로 보인진다.

Keywords