• Clean Technology
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• v.19 no.2
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• pp.156-164
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• 2013

In this study, we analyzed the operational characteristics of a 0.25 MW methanation pilot plant. Isothermal reactor controled the heat released from methanation reaction by saturated water in shell side. Methanation process consisting of isothermal reactor and adiabatic reactor had advantages with no recycle compressor and more less reactors compared with methanation process with only adiabatic reactors. In case that $H_2$/CO ratio of syngas was under 3, carbon deposition occurred on catalyst in tube side of isothermal reactor and the pressure of reactors increased. In case that $H_2$/CO ratio was maintained around 3, no carbon deposition on catalyst in tube side of isothermal reactor was found by monitoring the differential pressure of reactors and by measuring the differential pressure of several of tubes filled with catalyst before and after operating. It was shown that CO conversion and $CH_4$selectivity were over 99, 97%, respectively, and the maximum $CH_4$productivity was $695ml/h{\cdot}g-cat$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.4
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• pp.491-497
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• 2011

In this work, we proposed the three different reactor systems for evaluating of synthetic natural gas(SNG) processes using the synthesis gas consisting of CO and $H_2$ and reactor systems to be considered are series adiabatic reaction system, series adiabatic reaction system with the recirculation and cooling wall type reaction system. The maximum temperature of the first adiabatic reactor in series adiabatic reaction system raised to 800. From the these results, carbon dioxide in product gas as compared to other systems was increased more than that expected due to water gas shift reaction(WGSR) and the maximum $CH_4$ concentration in SNG was 90.1%. In series adiabatic reaction system with the recirculation as a way to decrease the temperature in catalyst bed, the maximum $CH_4$ concentration in SNG was 96.3%. In cooling wall type reaction system, the reaction heat is absorbed by boiling water in the shell and the reaction temperature is controlled by controlling the amount of flow rate and pressure of feed water. The maximum $CH_4$ concentration in SNG for cooling wall type reaction system was 97.9%. The main advantage of the cooling wall type reaction system over adiabatic systems is that potentially it can be achieve almost complete methanation in one reactor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.117-117
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• 2010

석탄 가스화에서 유도된 합성가스는 합성반응 공정을 통하여 합성석유, 메탄올(& DME), 합성천연가스(SNG) 등의 다양한 화학원료를 제조할 수 있어 이의 활용이 점차적으로 확대될 것이다. 이 중 SNG 공정의 경우, 석탄가스화기에서 생산된 합성가스는 집진, 탈황, 수성가스전환($H_2$/CO 비를 조절), $CO_2$ 제거 등의 공정을 거쳐 메탄화 반응기로 유도되는데, 메탄화 반응에서 $CO_2$가 반응에 참여하면 탄소포집 및 저장(CCS)의 부담을 크게 줄일 수 있어 이에 대한 관심이 커지고 있다. 특히, 상업용으로 활용되고 있는 단열반응기를 직렬로 연결할 경우, 메탄화반응의 발열로 인한 반응기내의 온도 상승으로 $CO_2$가 생성되는데 이후의 2차 또는 3차의 단열반응기에서 $CO_2$ 수소화반응이 진행되면 최종 생성물인 메탄의 수율이 증가하며, 뿐만아니라 생성물 중 포함된 수소의 농도를 낮출 수 있는 장점을 가지게 된다. 따라서, 본 연구에서는 Ni계 촉매를 사용하여 풍부한 $H_2$ 분위기에서 Fe를 첨가하여 이의 함량이 $CO_2$ 수소화반응의 탄소 전환율과 생성되는 메탄의 수율에 미치는 영향을 고찰하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.25 no.5
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• pp.531-537
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• 2014

A catalytic plasma reactor was employed for the oxidation of isopropyl alcohol (IPA) classified as a volatile organic compound (VOC). Copper oxide (Cu : 0.5% (w/w)) supported on a multichannel porous ceramic consisting of ${\alpha}-Al_2O_3$ was used as a catalyst, which was directly exposed to the plasma created in it. The effects of discharge voltage and reaction temperature on the concentrations of IPA and its byproducts were examined to understand the behavior of the catalytic plasma reactor. Without thermal insulation, the reactor temperature increased up to $120^{\circ}C$ at an applied voltage of 17 kV (discharge power : 28 W), and the IPA at a flow rate of $1L\;min^{-1}$ ($O_2$ : 10% (v/v); IPA : 1000 ppm) was completely removed. At temperatures below $120^{\circ}C$, however, besides the desirable product $CO_2$, several unwanted byproducts such as acetone, formaldehyde and CO were also formed from IPA. On the other hand, when the reactor was thermally insulated, the plasma discharge increased the temperature up to $265^{\circ}C$ under the same condition and most of IPA was oxidized to $CO_2$. Without loading CuO on the ceramic support, the plasma discharge in the thermally insulated reactor produced nearly equal amounts of $CO_2$ and CO. On comparison, with the catalyst alone (temperature : $265^{\circ}C$), more than 70% of the removed IPA was simply converted into another type of VOC (acetone), indicating that the catalyst assisted by the plasma is more effective in the oxidation of IPA than that of the catalyst-alone process.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.86.1-86.1
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• 2010

예비개질기(Pre-reformer)는 중대형 내부개질형 용융탄산염 연료전지(MCFC) 시스템에서 다양한 연료를 사용하기 위한 필수적인 화학반응기이다. 예비개질기는 스택 전단에 설치함으로서 스택 내부의 열균형을 유지하고, 다양한 원료를 연료로 이용할 수 있도록 하며, 황화물로부터 후단의 개질촉매 및 전극촉매를 보호하여 주개질 반응의 부담을 감소시켜 MCFC 시스템의 내구성 향상의 중요한 역할을 한다. 본 연구는 예비개질 반응기 설계에 CFD 모델링을 적용하기에 앞서 파일롯 반응기 내 농도/ 온도 구배를 측정하고자 하는 목적으로 수행되었다. 반응가스로는 천연가스 내 고차탄화수소(C2 이상) 중 상대적으로 높은 농도를 가진 에탄을 이용하였고, MCFC용 예비개질기의 운전특성을 고려하여 비교적 낮은 온도와 높은 수증기/탄소 비에서 단열반응기로 실험을 진행하였다. 향후 본 실험결과를 이용하여 CFD 모델링에 대한 검증을 수행할 예정이며, 하수처리장부생가스(ADG)/ 매립지 가스(LFG)용 MCFC 시스템을 위한 예비개질기 설계에도 적용을 하고자 한다.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• v.21 no.3 s.54
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• pp.219-228
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• 2006

폴리우레탄, 폴리에스테르, 바이페놀, PVC 외 각종 농약 등을 생산하는 울산의 모 화학공장에서, 다양한 종류의 휘발성유기화합물질들(VOCs)이 배출되고 있다. 평균적인 휘발성유기화합물질의 배출 농도는 7283 ppm으로, 톨루엔, 페놀을 포함하여 Trimethyl-pentene, trimethyl-hexene, dimethyl-cyclohexane 등이 검출되었다. Trimethyl-pentene, trimethyl-hexene, dimethyl-cyclohexane등은 인화성이 강하며 화재를 일으킬 위험성이 매우 큰 것으로 알려져 있고, 특히 톨루엔과 페놀의 경우는 호흡이나 피부접촉 등을 통한 인체로의 유입이 있을 경우 유독성을 나타내게 된다. 이러한 VOCs제거를 위하여 겨울철 기간에 파이로트-규모의 바이오필터 적용 실험이 진행되어 졌다. 본 연구의 목적은 바이오필터 운영이 진행되는 가운데 온도, 함수비, 하중, 압력손실 등의 제한요소들이 미디어 내부에서 변화하는 상황에 대한 관찰 및 평가에 있다. 이러한 제한요소들은 바이오필터의 디자인과 오염물질 제거에 심대한 영향을 미치게 된다. 바이오필터는 옥외에 설치되어 총 44일간 운영되어 졌는데, 외부 영하온도의 영향을 최소화하기 위하여, 7cm두께의 파이버-글래스 소재 단열설비가 반응기 외부에 설치되었고 또한 $150^{\circ}C$의 스팀이 바이오필터 반응기와 단열설비 사이에 제공되어 졌다. 바이오필터 반응기 내부에는 23개의 온도 측정 센서와 함수비 센서, 공기샘플포트, 습도계 등이 각기 다른 장소에 설치되어 온도, 함수비 등의 제한요소 영향연구가 진행되었다. 미디어 내부 같은 높이의 서로 반대되는 위치에서 온도차가 13.7도에서 -8.3도까지 차이가 나는 것으로 관찰되었으며, 미디어 높이 위치의 변화에 따라서도 21도에서 2도가지 차이를 나타냈다. 바이오필터 함수비는 실험기간 동안 지속적으로 변화가 발생하였는데, 스팀이 제공되는 동안에는 미디어 함수비가 훨씬 빠른 속도로 증가됨이 관찰되어 졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.6
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• pp.874-880
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• 2017

In this study, we performed numerical simulation of the adsorptive desulfurization reactor for a 100 kW fuel cell. Using experimental results and the adsorption kinetics theory, the adsorption rate of sulfur in diesel was estimated and verified by numerical analysis. By analyzing the performance of desulfurization according to reactor size, the optimal reactor size was determined. By maximizing processed diesel amount, optimal diesel flow rate was determined. Regeneration process was also confirmed for the obtained optimal reactor size. The present work will be utilized to design a diesel desulfurization reactor for a fuel cell used in a ship by further process modeling and economic analysis.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.34 no.3
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• pp.316-326
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• 2023

Development of carbon-neutral fuel production technologies to solve climate change issues is progressing worldwide. Among them, methane can be produced through the synthesis of hydrogen produced by renewable energy and carbon dioxide captured through a CO₂ methanation reaction, and the fuel produced in this way is called synthetic methane or e-methane. The CO₂ methanation reaction can be conducted via biological or thermochemical methods. In this study, a 30 Nm³/h thermochemical CO₂ methanation process consisting of an isothermal reactor and an adiabatic reactor was used. The CO₂ conversion rate and methane concentration according to the temperature measurement results at the center and outside of the adiabatic reactor were analyzed. The gas flow into the adiabatic reactor was found to reach equilibrium after about 1.10 seconds or more by evaluating the residence time. Furthermore, experimental and analysis results were compared to evaluate performance of the reactor.

• Clean Technology
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• v.23 no.2
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• pp.140-147
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• 2017

In this study, we performed numerical simulation for the catalyst regeneration process of diesel desulfurization reactor. We analyzed the changes in regeneration process according to purge gas flow rate, catalyst permeability, reactor size, and heat loss of reactor. We have found that the regeneration process is very much affected by temperature changes whereas it is hardly affected by catalyst permeability and porosity. We also estimated the regeneration time according to purge gas flow rate and initial temperatures and have found that increasing purge gas temperature is more effect for fast regeneration. The present results can be utilized to design a regeneration process of diesel desulfurization reactor for a fuel cell used in ships. Furthermore, the present work also can be used to design low sulfur diesel supply in oil refineries and therefore contribute to the development of clean petrochemical technology.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.206.1-206.1
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• 2010

폐기물 등을 열분해 가스화한 합성가스로부터 효과적으로 고순도의 수소를 회수하기 위하여 WGS(수성가스전환반응) 및 $CO_2$ 회수 PSA 공정을 적용하였다. 벤치스케일 열교환형 WGS반응기를 개발하여 기존 단열방식에 비하여 단순화한 반응시스템을 구축하였으며 출구 CO농도 4%대를 달성하였다. 또한 3베드로 구성된 벤치스케일의 $CO_2$ PSA운전을 수행한 결과, 2.5barg 흡착 및 진공재생단계를 적용하여 회수되는 $CO_2$의 농도가 95%이상, 회수율 80%이상을 기록하는 효율적인 $CO_2$ 회수공정을 개발하였다. 한편, 흡탈착 모사프로그램인 ADSIM을 통해서도 실험과 비교적 일치한 결과를 얻을 수 있었는데 향후 스케일업 설계자료 확보시 유용할 것으로 판단되었다.