• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.76.1-76.1
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• 2011

석탄 가스화기 내에서 슬래그의 축적에 의한 막힘 현상 등으로 발생 가능한 조업중단을 예방하기 위해 탄의 종류에 따른 슬래그의 유동을 정확히 예측하는 것은 중요하다. 슬래그의 유동은 원료인 석탄의 회 성분 조성 그리고 가스화기 온도의 영향을 크게 받는다. 회가 용융된 형태인 슬래그의 융점 특성을 파악하여 슬래그 거동을 예측하기 위해서는 회를 조성하고 있는 주성분의 비율 뿐 아니라 소량의 성분들도 고려하여야 한다. 또한, 가스화기 조업 조건 중 수증기 분압이 슬래그 점도에 미치는 변화를 파악하여 공정 조건 확립 및 슬래그 계통 제어 로직에 반영 할 수 있다. 따라서, 대표적 열화학 평형계산 프로그램인 Factsage를 이용하여 슬래그 성분의 액상선 온도를 예측해보았다. 슬래그는 회 성분의 조성에 따라 결정 슬래그와 유리 슬래그로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 결정 슬래그로는 Alaska Usibelli 탄을, 유리 슬래그로는 Kideco 탄의 조성을 사용하여, 가스화기 조업 조건 중 수증기의 분압에 따라 석탄 슬래그의 형성 및 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성에 대한 상관관계를 예측해 보았다. 또한, 슬래그 유동에 영향을 줄 수 있는 요인으로써, 석탄의 품질을 결정하는 인자인 Base/Acid Ratio, Iron in Ash, Calcium in Ash, Silica-to-Alumina Ratio, Inron-to-Calcium Ratio를 달리 변화시켜가며 슬래그 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성을 예측하였다. 이 예측결과는 향후 실험 데이터와 비교하여, 슬래그 처리 부분의 모니터링에 기초 자료로 활용될 뿐 아니라, 슬래그점도 측정 시스템의 운전 파라미터를 도출하는데 이용 가능할 것이다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.10
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• pp.136-152
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• 2017

The thermodynamic models, PC-SAFT (Perturbed-Chain Statistical Associated Fluid Theory) state equation and the Two-model approach liquid activity coefficient model NRTL (Non Random Two Liquid) + Henry + Peng-Robinson, for modeling the Rectisol process using methanol aqueous solution as the $CO_2$ removal solvent were compared. In addition, to determine the new binary interaction parameters of the PC-SAFT state equations and the Henry's constant of the two-model approach, absorption equilibrium experiments between carbon dioxide and methanol at 273.25K and 262.35K were carried out and regression analysis was performed. The accuracy of the newly determined parameters was verified through the regression results of the experimental data. These model equations and validated parameters were used to model the carbon dioxide removal process. In the case of using the two-model approach, the methanol solvent flow rate required to remove 99.00% of $CO_2$ was estimated to be approximately 43.72% higher, the cooling water consumption in the distillation tower was 39.22% higher, and the steam consumption was 43.09% higher than that using PC-SAFT EOS. In conclusion, the Rectisol process operating under high pressure was designed to be larger than that using the PC-SAFT state equation when modeled using the liquid activity coefficient model equation with Henry's relation. For this reason, if the quantity of low-solubility gas components dissolved in a liquid at a constant temperature is proportional to the partial pressure of the gas phase, the carbon dioxide with high solubility in methanol does not predict the absorption characteristics between methanol and carbon dioxide.