• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.253-258
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• 2019

연소 후 이산화탄소 포집용 고속 유동층 공정에서 사용되는 흡수제를 대량생산할 때, 흡수제 강도를 위해 여러 가지 물질을 사용한다. 본 연구에서는 흡수제 설계시 사용하는 물질 중 하나인 Micro-cell C (MCC)를 사용하여 $K_2CO_3$ 기반 건식 흡수제(KMC)를 제조하였고, 흡수 및 재생 특성을 평가하였다. 흡수반응은 $60^{\circ}C$에서 실험하였고, 재생반응은 $200^{\circ}C$에서 실험하였다. KMC 흡수제의 연속실험 결과, 1 cycle임에도 불구하고 이론흡수능(95.4 mg $CO_2/g$ sorbent)의 약 22%인 21.6 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었고, 5 cycle에서는 13.7 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었다. XRD 및 TG 분석결과, MCC에 함유된 Ca계 성분으로 인해 제조 및 흡수 과정에서 부반응 물질인 $K_2Ca(CO_3)_2$ 구조가 생성됨에 따라 흡수제가 비활성화된 것을 확인하였다. 또한 흡수제 비활성화 문제를 해결하기 위해, MCC를 $850^{\circ}C$에서 먼저 소성하는 과정을 추가하여 흡수제(KM8)를 제조하였다. KM8 흡수제는 1 cycle에서 95.2 mg $CO_2/g$ sorbent의 높은 흡수능을 나타낼 뿐만 아니라 5 cycle 동안 우수한 재생성을 나타내었다. 따라서 소성단계를 추가함으로써 부반응 원인물질 제거방법을 통해 흡수제의 비활성화를 해결할 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제23권4호
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• pp.383-387
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• 2012

This paper presents an easy way to prepare carbon dioxide sorbent by using commercially available fumed silica particles (AEROSIL). AEROSIL was impregnated with various concentration of polyethyleneimine (PEI) in methanol and $CO_2$ capture ability was analyzed by thermo gravity analysis (TGA). The $CO_2$ adsorption capacity of 50 wt% PEI-impregnated AEROSIL was 126.2 mg/g-sorbent at $75^{\circ}C$ and this capacity was substantially higher than that of the mesoporous silica such as HMS (101.0 mg/g-sorbent) and MSU-J (66.1 mg/g-sorbent).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권3호
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• pp.307-313
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• 2006

본 연구에서는 석탄 등의 중질 탄소원으로부터 $H_2$를 생산하는 시스템의 일부인 메탄스팀개질 공정에 사용되는 개질촉매와 $CO_2$ 흡착제를 하나로 결합시킨 촉매흡착제를 제조하여 $H_2$ 생산성 및 에너지 효율을 향상시키고자 하였다. 흡착제의 다공성과 표면적 증가를 위해서 1, 5, 10 wt％ 카본블랙을 흡착제 제조 시 사용하였으며, 압축강도와 마모강 도를 증진시키기 위하여 5~10 wt％ $Al_2O_3$를 흡착제에 첨가하였다. SEM, TGA, BET, XRD, 마모측정기와 자체 제작한 흡탈착장치를 사용하여 제조된 흡착제의 열적, 물리적 특성들을 측정하였다. 측정결과, 5 wt％ $Al_2O_3$와 10 wt％ 카본블랙을 첨가한 흡착제가 $7.61kg_f$의 강도와 47％의 흡착능을 나타내어 가장 좋은 물성을 나타내었다. 제조된 흡착제에 메탄스팀개질반응에서 통상적으로 사용되는 Ni, Co, Fe를 10 wt％로 담지하여 촉매흡착제를 제조하였고 각 촉매흡착제에 대하여 메탄스팀개질반응을 수행한 결과, Ni/CaO 촉매흡착제의 반응효율이 가장 우수하였다. 결과적으로 본 연구에서 개발한 촉매흡착제에 의한 메탄스팀개질 반응시스템이 $700{\sim}750^{\circ}C$의 온도에서 기존의 촉매와 흡착제가 분리된 시스템에 비해 5~10％ 높은 $H_2$ 생산성을 나타내었다.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권2호
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• pp.107-113
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• 2011

본 연구에서는 하동화력 0.5 MW 건식 이산화탄소 포집 공정에 적용하고 있는 Potassium 계열 흡수제의 성능 개선을 위한 실험 결과를 기술하였다. 먼저, 마그네타이트와 산화구리를 additive로 적용한 흡수제 2종을 각각 분무건조기를 이용하여 제조한 흡수제의 재생성을 포함한 물성을 평가하였다. 그 결과, 마그네타이트를 적용한 흡수제의 내마모도가 상대적으로 우수한 특성을 나타내었다. 두 번째는, 마그네타이트를 적용한 개량형 Potassium계 흡수제의 연속적인 흡수/재생 특성을 파악하기 위하여 Multi cycle TGA 반응성 평가를 수행하였다. 그 결과, 2nd cycle 이후에도 5.5 wt% 이상의 $CO_2$ 흡수능을 유지하였으며, 내마모도 값도 0.5 정도로 아주 우수하였다. 마지막으로, 공정상의 재생 온도를 낮출 수 있는 조성 선정을 위하여 supporter의 특성이 다른 흡수제의 특성을 고찰하였다. 그 결과, 염기성 지지체를 적용한 KMO 흡수제의 흡수능이 7.2 wt%로 높게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.294-298
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• 2005

연소기체로부터 이산화탄소를 흡수하는 유동층 공정에 사용되는 흡수제의 흡수 및 재생 반응특성을 측정 및 고찰하였다. 유동층 공정을 위해서 제조된 흡수제 Sorb NH의 흡수 및 재생 반응속도는 순수한 $Na_2CO_3$보다 더 빨랐다. 흡수 반응에서 Sorb NH의 겉보기 활성화에너지는 -10,100 cal/g mol, 순수한 $Na_2CO_3$의 겉보기 활성화에너지는 -12,200cal/g mol이었다. 재생반응에서 Sorb NH의 겉보기 활성화에너지는 약 12,050 cal/g mol, 순수한 $Na_2CO_3$의 활성화에너지는 약 11,320 cal/g mol이었다.

• Korean Journal of Chemical Engineering
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• 제35권11호
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• pp.2191-2197
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• 2018

To remove tar and produce environment-friendly $H_2$, one of the promising routes is the sorption-enhanced steam reforming (SESR) process, in which the $CO_2$ sorbent is a key element. We prepared the $CO_2$ sorbents with $Ca_{12}Al_{14}O_{33}$ as carrier with various methods. Their characterizations were examined, and the sample prepared by solgel (SG) method showed the strongest CaO and $Ca_{12}Al_{14}O_{33}$ phases and the most excellent pore structure among all the samples. Then, a thermogravimetric experiment was conducted, and the results showed that the sample prepared by sol-gel (SG) method had the best $CO_2$ adsorption capacity and excellent long-term cyclic stability. Finally, the sorbent was used into the steam reforming experiments of tar. Under the action of the sorbent, the reforming reaction was enhanced in-situ, with the $H_2$ yield and concentration improved obviously, and especially, $H_2$ concentration can reach over 98.85%.

• 대한환경공학회지
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• 제30권2호
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• pp.225-233
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• 2008

지구 온난화에 대한 기여도가 50% 이상인 CO$_2$를 제어하려는 국제적 관심에 따라 CO$_2$ 제어에 대한 새로운 기술개발이 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PVA함량 및 소성온도에 따라 흡수제를 제조하여 고정층에서 CO$_2$ 흡수/재생 연속 실험 및 SO$_2$ 농도에 관한 실험을 수행하였다. 연구 결과, 비표면적은 832.79 m$^2$/g로 나타났고, SEM 측정결과 미세기공이 발달하여 건식흡수제로서의 가능성을 보였으며, CO$_2$ 흡수/재생 연속 실험에서는 SO$_2$ gas가 존재할 경우 부반응물질인 $Na_2SO_3$와 $Na_2SO_4$생성으로 CO$_2$ 흡수능 저하를 보였다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제10권2호
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• pp.75-82
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• 2014

It is necessary to find out the reaction characteristics of $CaCO_3$ sorbent particles in air and $O_2/CO_2$ atmospheric conditions in order that an in-furnace desulfurization technique can be applied to oxy-fuel combustion system. In this study, rate of change of GMD(geometric mean diameter) and specific surface area of $CaCO_3$ sorbent particles reacted in DTF(drop tube furnace) experimental setup were analyzed to investigate the effect of particle size and humidity on the reaction characteristics of them. In air atmospheric condition, calcination process occurs actively within shorter residence times as the particle size increases. On the contrary, in $O_2/CO_2$ atmospheric condition, a calcination process is delayed as particle size increases. The increment of humidity accelerates calcination process in an air atmospheric condition and increase rate of calcination in an $O_2/CO_2$ atmospheric condition.

• 대한환경공학회지
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• 제35권8호
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• pp.547-553
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• 2013

본 논문에서는 석탄화력발전소에서 배출되는 비산재의 $CO_2$ 건식흡수제의 첨가제 및 담체로써의 효과를 검토하였다. 이를 위해 필요에 따라 비산재와 $CO_2$ 포집 유효 성분인 NaOH, CaO 및 물을 조합하여 여러 종류의 흡수제를 제조한 후, $CO_2$ 흡수 실험을 포함한 흡수제의 특성 분석을 수행하였다. 그 결과, 조건에 따라 흡수율과 흡수 온도, 속도 및 탈기 현상 등, 비산재 투입에 의한 다양한 효과를 확인할 수 있었고 NaOH, CaO 및 비산재와 물이 첨가되어 제조된 흡수제에서 비산재 효과가 가장 크게 나타났다. $550^{\circ}C$에서 본 흡수제의 $CO_2$ 흡수율은 비산재가 첨가되지 않은 흡수제에 비해 35.6% 높았고 흡수 종료 후, $CO_2$ 탈기 현상도 관측되었다. 이는 비산재 첨가 때문으로 흡수제 내, 유효 성분들이 비산재 주변으로 분산도가 높고 상대적으로 미세한 입자로 존재하였다. 또한 비산재의 담체 역할이 확인되며 NaOH로 인해 흡수제 내 포졸란 반응이 억제되기 때문이다. 탈기 현상도 비산재 첨가로 인한 현상으로 NaOH, CaO가 비산재와 물리, 화학적 결합을 형성하여 Na와 Ca에 포집되어 있는 $CO_2$의 결합력이 약화되기 때문으로 판단된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.667-672
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• 2003

화석연료의 연소로 생성되는 $CO_2$는 지구온난화의 주범으로, 대부분 화력발전 등 에너지 산업에서 발생되는 배가스로 대기 중에 방출되고 있으며, 많은 나라들이 규제를 정하고 있다. 우리나라도 선진국과 같이 2008년부터 자발적 의무를 부담할 것을 요구하는 등 국제적인 요구가 증대되고 있다.(중략)