• Clean Technology
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• v.27 no.1
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• pp.69-78
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• 2021

Vegetable oils, such as palm oil and cashew nut shell liquid (CNSL), are used as major raw materials for bio-diesel in transportation and bio-heavy oil in power generation in South Korea. However, due to the high unsaturation degree caused by hydrocarbon double bonds and a high content of oxygen originating from the presence of carboxylic acid, the range of applications as fuel oil is limited. In this study, hydrotreating to saturate unsaturated hydrocarbons and remove oxygen in mixed bio-oil containing 1/1 v/v% palm oil and CNSL on monometallic catalysts (Ni and Cu) and bimetallic catalysts (Ni-Zn, Ni-Fe, Ni-Cu Ni-Co, Ni-Pd, and Ni-Pt) was perform under mild conditions (T = 250 ~ 400 ℃, P = 5 ~ 80 bar and LHSV = 1 h-1). The addition of noble metals and transition metals to Ni showed synergistic effects to improve both hydrogenation (HYD) and hydrodeoxygenation (HDO) activities. The most promising catalyst was Ni-Cu/��-Al2O3, and in the wide range of the Ni/Cu atomic ratio of 9/1~1/4, the conversion for HYD and HDO reactions of the catalysts were 90-93% and 95-99%, respectively. The tendency to exhibit almost constant reaction activity in these catalysts of different Ni/Cu atomic ratios implies a typical structure-insensitive reaction. The refined bio-oil produced by hydrotreating (HDY and HDO) had significantly lower iodine value, acid value, and kinetic viscosity than the raw bio-oil and the higher heating value (HHV) was increased by about 10%.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.7
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• pp.735-742
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• 2011

A catalytic burner that utilizes the thermal energy from fossil fuels without the emission of nitrogen oxides ($NO_x$) has been developed. For this purpose, the newly developed burner has two features: firstly, it is in the shape of a flat mat so as to maximize its heating surface, and secondly, it adopts premixed combustion so that it can be used in a closed space. In the present study, the burner was used in a radiation-type industrial dryer. This dryer yields thermal energy in the form of thermal radiation in the infrared regime, which has been proved to be effective for drying organic substances under low-moisture conditions. Analysis of the experimental data has proved that the thermal efficiency of the dryer is better correlated to the moisture than to the dry rate

• Clean Technology
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• v.20 no.1
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• pp.72-79
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• 2014

In this study, we investigated reaction rate constant and activation energy of $CO_2$ lignite gasification by using waste catalysts (I, II, III) and $K_2CO_3$. The gasification experiments were conducted with the lignite which was mixed physically with the catalysts of 1 wt%, 5 wt%, 10 wt% by thermogravimetry with TGA at $800^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$. The experimental data was analyzed with kinetic models (VRM, SCM and MVRM). MVRM was the most suitable among the three models. It was confirmed that gasification rate increased with increasing temperature and the activation energies of $CO_2$ gasification of lignite with mixed waste catalysts were lower than that of lignite alone at all temperatures. Especially, 10 wt% of waste catalyst III showed the lowest activation energy, 92.37 kJ/mol, among all lignite-char with catalysts.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.792-795
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• 2007

본 연구 목적은 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 이용하여 국내에서 개발된 DME 합성 촉매를 사용하여 DME 전환 공정에 대한 특성을 파악하는 것이다. 특히, DME 합성 반응에 가장 큰 영향을 미치는 합성 반응로의 온도 제어를 위하여 thermosyphon 시스템을 개발하여 DME 합성 반응에 최적온도로 알려진 $230{\sim}260^{\cdot}C$ 범위에서 제어가 가능함을 확인 하였다. 석탄 40 kg/h를 공급하였을 때 합성가스 유량은 $80{\sim}100$ $Nm^3/h$ 정도를 얻었다. DME 합성 반응에 사용한 촉매는 합성가스로부터 메탄올을 얻기 위한 촉매와 메탄올의 탈수 촉매(Cu/Zn/Al+r-$Al_2O_3$)를 혼합한 촉매를 사용하였다. DME 합성 반응로의 GHSV(1/kg$^{\cdot}C$cat h)는 $2500{\sim}3000$ 정도이며, 운전 압력 60기압에서 $H_2$ 전환율 $65{\sim}75%$, DME 선택도는 $69{\sim}79%$ 정도를 얻었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.40-48
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• 2001

디젤엔진에 적합한 환경 친화적 연료로 평가받고 있는 디메틸에테르(DME)를 기존의 메탄올 탈수화에 의한 간접법 대신 합성 가스로부터 직접 합성법으로 제조하였다. 합성가스에서 메탄올을 합성하는 경우에 비해 화학 평형 상의 이점 때문에 DME를 합성하는 것이 경제적이며 이는 실험 결과와 일치하였다. 기상 반응기에서 메탄올 탈수촉매의 부가에 의한 메탄올 환산 생산량은 메탄올 합성촉매에 의한 생산량에 비해 두 배 이상의 증가를 보인다. 메탄올 탈수촉매를 Cu로 개질한 효과는 없었으며, 메탄올 탈수촉매로서 순수 감마알루미나가 가장 우수한 반응성을 보였다. 반응 조건이 25$0^{\circ}C$, 30atm일 때 고려된 GHSV 범위에서 촉매 적정 혼합비는 7:3, 합성 가스의 조성비는 $H_2$/CO=1일 때 가장 좋은 선택도와 수율을 나타내었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.49-54
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• 2001

최근 자동차용 청정 연료로서의 이용 가능성으로 주목받는 디메틸에테르를 액상 혼합 반응기에서 직접 합성 가스로부터 합성하였다. 메탄올 함성촉매와 감마알루미나의 혼성촉매를 사용한 결과, $H_2$/CO=1일 때, 메탄올 함성 촉매와 탈수촉매의 비가 8:2인 경우, 가장 높은 메탄옥 환산 생산량을 보였다. 또한 공간속도의 변화에 따른 디메틸에테르, 메탄올, 이산화탄소, 메탄 등 각 생성물에 대한 선택도의 변화는 거의 없이 일정하였다. 메탄옥 합성 반응 촉매만을 사용한 경우, 생성물 중 각 성분의 선택도는 반응가스의 공간속도에 따라 달라졌는데, 반응가스의 공간속도가 작아지면 생성물 중 디메틸에테르의 선택도는 변화가 없었으나, 이산화탄소의 발생량이 많고 메탄올의 생성이 적어졌다. 동일한 반응 조건에서 액상 반응과 시강 반응을 비교한 결과, DME 수율이 액상의 경우가 더 높았다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.12a
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• pp.367-369
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• 2011

본 연구에서는 글리세롤과 우레아를 이용하여 글리세롤카보네이트를 합성하는 반응을 진행하였다. ZnO와 Zn-Al 이원계 금속 산화물 촉매를 제조하고, 제조되어진 촉매를 사용하여 글리세롤의 전환율과 글리세롤카보네이트의 수율을 확인하였고, Al의 첨가에 따른 촉매 특성의 분석과 글리세롤카보네이트 합성반응에서의 역할에 대해 확인하였다. 글리세롤카보네이트 합성 반응에서 ZnO를 단독으로 촉매를 사용한 경우보다 Zn-Al 혼합 산화물을 촉매로 사용하여 반응하였을 때, 부반응이 억제되어 전환율 및 수율이 증가함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.81.2-81.2
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• 2010

고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 $20{\times}20cm^2$ 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.

• Clean Technology
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• v.17 no.2
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• pp.142-149
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• 2011

The adsorption and desorption behaviors of NO and $N_2O$ over two mixed oxide catalysts, AlCoPd (1/1/0.05) and AlCoFe (1/1/2), have been investigated for the lean $NO_x$ trap applications. The catalysts showed good adsorption capabilities for NO and $N_2O$ without needing oxidation step. The adsorption decreased a lot when they are co-adsorbed with oxygen. While NO kept high adsorbability and selectivity with respect to oxygen, those of $N_2O$ decreased sharply. From the TPD results, NO and $N_2O$ are considered to decompose into nitrogen and oxygen in the higher temperature range and the oxygen seems to be strongly attached to the catalysts even at high temperature.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.8 no.6
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• pp.1048-1053
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• 1997

Modified mordenites by HF treatement, which have different $SiO_2/Al_2O_3$ ratio, and those mixed with $\gamma$-alumina are prepared and used for catalytic cracking of triphenylmethane(TPM) in micro-activity tester(MAT). Dealumination of mordenites decreased the acid content but developed secondary mesopores. The conversion and the selectivity of benzene over modified mordenites with the mesopores were increased. However, for the further dealuminated mordenites, they decreased due to the destruction of pore structure and low acid amount. Accordingly, the maximum cracking activity and the maximum selectivity of benzene were obtained about 17 $SiO_2/Al_2O_3$ ratio of modified mordenites. The modified mordenites mixed with alumina enhanced the cracking activity of TPM compared with the pure mordenites. It can be explained that TPM is cracked at active sites with in large pores of alumina firstly and further cracked into small molecules in zeolite pores as step mechanism of catalytic cracking.