Membrane Journal (멤브레인)

The Membrane Society of Korea (한국막학회)
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Membrane-Based Carbon Dioxide Separation Process for Blue Hydrogen Production

블루수소 생산을 위한 이산화탄소 포집용 2단 분리막 공정 최적화 연구

  • Jin Woo Park (Energy Storage Department, Korea Institute of Energy Research) ;
  • Joonhyub Lee (Energy Storage Department, Korea Institute of Energy Research) ;
  • Soyeon Heo (Energy Storage Department, Korea Institute of Energy Research) ;
  • Jeong-Gu Yeo (Energy Storage Department, Korea Institute of Energy Research) ;
  • Jaehoon Shim (Airrane Co. Ltd.) ;
  • Jinhyuk Yim (Airrane Co. Ltd.) ;
  • Chungseop Lee (Airrane Co. Ltd.) ;
  • Jin Kuk Kim (Chemical Engineering Department, Hanyang University) ;
  • Jung Hyun Lee (Energy Storage Department, Korea Institute of Energy Research)
  • 박진우 (한국에너지기술연구원 에너지저장연구단) ;
  • 이준협 (한국에너지기술연구원 에너지저장연구단) ;
  • 허소연 (한국에너지기술연구원 에너지저장연구단) ;
  • 여정구 (한국에너지기술연구원 에너지저장연구단) ;
  • 심재훈 ((주)에어레인) ;
  • 임진혁 ((주)에어레인) ;
  • 이충섭 ((주)에어레인) ;
  • 김진국 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 이정현 (한국에너지기술연구원 에너지저장연구단)
  • Received : 2023.11.03
  • Accepted : 2023.11.20
  • Published : 2023.12.31
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Abstract

The membrane separation process for carbon dioxide capture from hydrogen reformer exhaust gas has been developed. Using a commercial membrane module, a multi-stage process was developed to achieve 90% of carbon dioxide purity and 90% of recovery rate for ternary mixed gas. Even if a membrane module with being well-known properties such as material selectivity and permeability, the process performance of purity and recovery widely varies depending on the stage-cut, the pressure at feed and permeate side. In this study, we verify the limits of capture efficiency at single-stage membrane process under various operating conditions and optimized the two-stage recovery process to simultaneously achieve high purity and recovery rate.

본 연구에서는 중공사형 이산화탄소 분리막 모듈을 사용하여 수소개질기 배가스로부터 이산화탄소 포집을 목적으로 한 분리막 공정 최적화 연구를 진행하였다. 랩스케일의 소형 분리막 모듈을 사용하여 혼합기체를 대상으로 이산화탄소 순도 90% 및 회수율 90%을 달성하는 2단 공정 조건을 도출하였다. 막 면적이 정해진 모듈의 분리막 공정에서는 스테이지-컷, 주입부 및 투과부 압력에 따라서 포집 순도 및 회수율이 모두 다르게 나타나기 때문에 운전 조건에 대한 최적화가 필수적이다. 본 연구에서는 다양한 운전 조건에서 1단 분리막에서 보이는 공정 포집 효율의 한계를 확인하고, 높은 순도와 회수율을 동시에 달성하기 위한 2단 회수 공정을 최적화하였다.

Keywords

Acknowledgement

이 결과물은 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 대기환경 관리기술 사업화 연계 기술개발사업(과제번호: 2021003390008)의 지원을 받아 수행된 연구이며 이에 감사드립니다.

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