• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.2
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• pp.140-146
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• 2010

This paper addresses recent status and trends of carbon dioxide capture technologies using dry sorbents in the flue gas. The advantages of dry sorbent $CO_2$ capture technology are broader operating temperature range, less energy loss, less waste water, less corrosion problem, and natural properties of solid wastes. Recently, U.S.A. and Korea have been developing processes capturing $CO_2$ from real coal flue gas as well as sorbents improving sorption capacity to decrease total $CO_2$ capture cost. New class of dry sorbents have been developed such as chemisorbents with alkali metals of which material cost is low, amines physically adsorbed on silica supports, amines covalently tethered to the silica support, carbon-supported amines, polymer-supported amines, amine-containing solid organic resins and metal-organic framework. The breakthrough is needed in the materials on dry sorbents to decrease capture cost.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.8
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• pp.547-553
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• 2013

This paper investigates the effect of coal-fired fly ash on dry $CO_2$ sorbents as the supports and additives. For this purpose, various kinds of dry sorbent were manufactured by mixing fly-ash, the primary $CO_2$ absorption components (NaOH and CaO) and water with their different combination. Thereafter, their $CO_2$ absorption performance and the property were analyzed. As a result, variation of absorption efficiency and temperature as well as $CO_2$ desorption of the sorbents are confirmed, which may be primarily ascribed to fly-ash addition to the sorbents. Particularly, fly-ash effect is strongly measured in the sorbent manufactured by mixing all four components (named WNCF sorbents). Absorption efficiency of WNCF sorbents at $550^{\circ}C$ is 35.6% higher than that of flyash free sorbent and desorption is solely observed in WNCF sorbents. Fly-ash in WNCF sorbents leads to increase the dispersity of $CO_2$ absorption components and decrease their particle size in the sorbents. In addition, fly-ash is used as the supports and pozzolanic reaction is hindered by NaOH in WNCF sorbent. Furthermore, $CO_2$ desorption from the sorbents may be due to fly-ash. The interaction between fly-ash and $CO_2$ absorption components substantially attenuate the strength between captured $CO_2$ in CaO and NaOH.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.05a
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• pp.33-38
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• 1999

CCT(Clean Coal Technology)의 응용분야인 IGCC, PFBC 및 MCFC 등 석탄을 이용한 새로운 발전기술에 활용될 것으로 예견되는 고온건식 탈황기술은 고온(35$0^{\circ}C$~$650^{\circ}C$)과 고압(약 20기압)상태에서 금속 산화물로 된 고체흡수제(고온건식 탈황제)를 이용하여 반응기(유동층, 고속유동층 및 고정층과 이동층 반응기 등)에서 흡수와 재생반응을 통하여 석탄가스중에 있는 H$_2$S 등 황화물을 효율적으로 제거하는 기술이다.(중략)

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.2
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• pp.225-233
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• 2008

Accoring to the worldwide interest to control CO$_2$ which contributes to global warming 50%, new techniques to reduce CO$_2$ are under development. Therefore, this study investigated that CO$_2$ absorption/regeneration of Sodium-based dry sorbent and the effect of SO$_2$ concentration in the fixed bed reactor. The dry sorbents were prepared in the condition of different PVA contents and calcination temperatures. As the results of this study, BET surface area showed 832.79 m$^2$/g and SEM result showed possibility as dry sorbent due to having of much micropore distribution. Also, the fixed bed reactor showed decreased CO$_2$ absorption capacity with SO$_2$ injection, because of the generation of $Na_2SO_3$ and $Na_2SO_4$.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 1999.10a
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• pp.215-216
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• 1999

연소시설, 소각시설 등에서 배출되는 아황산가스, 질소산화물, 염화수소, 불화수소 등의 산성가스를 경제적, 효율적으로 처리하는데 많은 관심의 대상이 되고 있는 건식 세정에는 석회석(CaCO$_3$, limestone), 생석회(CaO, lime), 소석회(Ca(OH)$_2$, hydrated lime) 등 calcium을 다량 함유하는 흡수제가 매우 효과적이라고 알려져 있다. 따라서 이러한 흡수제와 SO$_2$dml 화학반응에 관하여 많은 연구가 수행되어 왔으나, 대부분의 연구는 SO$_2$와 석회석이 고온에서 진행되는 화학반응에서 관한 것이다.(중략)

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.4
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• pp.646-653
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• 2012

We studied the economic evaluations on Korea Institute of Energy Research (KIER)'s $CO_2$ capture process using dry sorbents, and compared the results with those of comparable technologies. Capital and operating costs of the $CO_2$ capture system for 500 MW coal fired power plant were estimated to determine the economic feasibility. LCOE (Levelized Cost of Energy) and $CO_2$ capture cost appeared 32.46$/MWh and 28.15$/ton$CO_2$, respectively. The internal rate of return (IRR), the net present values (NPV), and the payback period (PBP), were calculated by assuming several variables. As the result of calculation, IRR of KIER's $CO_2$ capture system was 15%, NPV was calculated 6,631,000$, and PBP was 5.93 years at $50/t$CO_2$ of CER price. Consequently, this process can compete with other comparative processes using dry sorbents.

• Journal of Climate Change Research
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• v.2 no.2
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• pp.107-113
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• 2011

In this research, we described the experimental results for the improvement of Potassium based sorbents. These sorbents have been actually used in the 0.5 MW $CO_2$ capture plant located in Hadong #3 Power Plant. Firstly, we had shaped two kinds of sorbents using a spray dryer. These sorbents applied magnetite & copper oxide as an additive. And the magnetite sorbent was evaluated more excellent relatively in the attrition index. Secondly, We had obtained TGA multicycle experimental results of the improved Potassium based sorbent which applied magnetite as an additive. Consequently, $CO_2$ sorption capacity had been sustained 5.5 wt% after 2nd cycle and attrition index was very excellent as 0.5%. Finally, we had investigated the characteristics of the sorbent following in properties of supporters. As a result, the sorption capacity of the KMO sorbent used base material as a supporter was appeared as 7.2 wt%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.110.2-110.2
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• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of the KSME
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• v.53 no.6
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• pp.46-50
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• 2013

유동층기술은 물리반응 공정, 화학반응 공정, 에너지 변환공정 등 다양한 산업 분야에 오랫동안 적용되어 왔다. 이 글에서는 여러 산업분야 중 최근 환경 분야에 적용된 유동층 반응기 설계기술, 특히 건식흡수제를 이용한 다단 $CO_2$ 포집공정용 유동층 반응기 설계를 위한 유동층 열교환기 설계 기술에 대해 소개 하고자 한다.