• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.344-347
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• 2006

탄화수소 연료(LNG, LPG)를 개질하여 수소를 제조하는 연료 처리 공정 중, 탈황 기술은 촉매의 활성저하 및 전극의 피독을 방지하기 위한 필수 기술이다. 본 연구에서는 도시가스 및 액화석유 가스용 부취제로 사용되는 유기 황화합물(,DMS, THT, TBM)을 제거하기 위한 탈황제로서 Cu/ZnO계 흡착제를 개발하였다. 공침법을 이용하여 흡착제를 제조하여 각 부취제별로 상온 및 고온에서의 흡착탈황 성능을 조사하였으며 또한, 이의 특성분석을 행하였다. $Cu/ZnO/Al_2O_3$ 탈황제는 메탄으로부터 고온에서 TH, DMS, TBM+THT 등의 황화합물들을 매우 효과적으로 제거할 수 있었다. 특히, TBM+THT의 혼합가스에서 TBM에 대해 선택적인 흡착을 보였다. THT 흡착에서 흡착온도가 $300^{\circ}C$ 이상에서는, 흡착과정 동안 황의 상호작용으로 인해 금속황화물이 생성되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.116-116
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• 2011

바이오 가스 플랜트의 혐기소화 공정에서 발생하는 바이오 가스는 중 유해가스인 황하수소($H_2S$)는 부식성 가스로 수천 PPM농도를 함유하여, 발전기나 가스보일러로 이용하는 경우에는 $H_2S$를 제거하는 탈황공정이 반드시 필요하다. 탈황방식에는 산화철 탈황(건식 탈황)과 생물 탈황이 현재 많이 사용되고 있어나 산화철 탈황은 산화철 pellet이 유화철에 변화하면 탈황능력이 저하되어 pellet을 교환해야 하며 많은 비용이 발생한다. 생물 탈황 방식은 유황산화세균의 서식활동조건(온도, 반응시간, 산소량)확보가 반드시 필요하여 높은 운전기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 바이오가스 전처리 기술 중 활성탄 또는 약액을 이용한 기존의 탈황정제방식보다 흡착성능이 뛰어난 이온교환섬유를 이용하여, 황화수소($H_2S$)를 95% 이상 제거할 수 있는 고효율 섬유상 이온촉매 악취제거 시스템 개발을 수행하였다. 이온교환섬유는 방사선 조사를 이용하여 부직포에 라디칼을 인위적으로 형성시켜(그라프트 중합) 양이온 또는 양이온을 교환할 수 있도록 제조된 섬유상의 흡착제로, 이온교환 섬유의 화학적 이온교환과 물리적 흡착 및 탈착반응이 동시에 발생되고, 활성탄/실리카켈 보다 흡착능력이 2~4배 높다. 또한 이온섬유의 재생기능을 이용하여 장기적 다양한 악취($H_2S$, $NH_3$, 아민계, 메르갑탄류, 알데히드 등) 및 유해가스(VOCs, NOx, SOx) 등을 95% 이상 제거할 수 있다.

• Clean Technology
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• v.21 no.4
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• pp.229-234
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• 2015

Recently, there are increasing numbers of study regarding hydrogen fuels but researches on desulfurization of diesel are rare. In this study, we performed diesel desulfurization reactor design by computation fluid dynamics simulation. By analyzing the change in flow and sulfur concentration at the outlet according to the changes in flow rate, reactor length, and reactor diameter, we have found the minimum catalyst performance for the given flow rate condition and the relation between the reactor performance and the reactor size and shape. We also studied the effects of permeability of the packed bed on the flow and sulfur concentration distribution. The present work can be utilized to design a 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.

• 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.

• 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.

• Clean Technology
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• v.20 no.1
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• pp.88-94
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• 2014

During the past decades much attention has been paid to the desulfurization of diesel oil which is important as a source for the fuel cells to prevent the sulfur poisoning of both diesel steam reforming catalyst and electrode of fuel cell. Although alternative desulfurization techniques have been investigated, desulfurization for ultra-low sulfur diesel (ULSD) is still challenged. Therefore, this research focuses on the desulfurization of commercial ULSD for the application to molten carbonate fuel cell (MCFC). Herein, the performances of several kinds of commercial adsorbents based on activated carbons, zeolites, and metal oxides for desulfurization of ULSD were screened. The results showed that metal oxides based materials can feasibly reduce sulfur concentration in ULSD to a level of 0.1 ppmw while activated carbons and zeolites did not reach this level at current conditions.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.43 no.5
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• pp.588-594
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• 2005

We have investigated Y zeolite and activated carbon for an adsorptive desulfurization of diesel. In batch experiments, cation ($Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$) exchanged Y zeolites showed high equilibrium adsorption capacity for sulfur compounds in model diesel, which contained BT, DBT and 4,6-DMDBT of each 50 ppmw in n-octane. But the cation exchanged Y zeolites lost its capacity in commercial diesel (186 ppmw). On the other hand, activated carbon showed reasonable adsorption capacity for sulfur compounds in both model and commercial diesel. The adsorption capacity of sulfur on Ni-Y zeolite was decreased with the increase of benzene concentration in model diesel but the sorption capacity on activated carbon was insensitive to aromatic concentration. In breakthrough test, activated carbon of 1 g could treat 15 ml of commercial diesel with 186 ppmw sulfur. Toluene showed good solvent for regenerating activated carbon among several solvents.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.11a
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• pp.90-96
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• 1994

본 연구는 에너지를 집중적으로 사용하는 발전소와 대규모 공장 단지에서 발생하는 배기가스 중에 포함된 황산화물의 제거 방법에 관한 것으로서, 활성탄의 적절한 전처리를 통해 이산화황 흡착능을 향상시켜 머지 않은 장래에 엄격히 적용될 대기오염 기준을 만족시킴과 동시에, 오염 물질의 제거 효율이 높고 폐기물 매립의 부담이 없는 건식 탈황 공정의 효율향상에 기여하는 것을 목적으로 하고 있다. Activated Char나 활성탄을 이용하여 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거하기 위해서는 Carbon 표면을 적절하게 처리함으로써 활성탄의 촉매활성을 향상시키는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 활성탄을 열 및 $O_2$-NH$_3$ 혼합가스로 전처리하여 표면의 특성 변화와 SO$_2$ 흡착능에 미치는 영향을 살펴보았다. Coconut Shell로부터 제조한 활성탄을 NH$_3$의 농도를 변화시켜가며 $O_2$와의 혼합가스로 973~1173K에서 열처리하는 방법에 의해 전처리하여, 이률 고정층 반응기에서 SO$_2$흡착 및 반응실험을 수행하였고, 이 과정 중의 활성탄 표면의 특성변화를 원소분석, TPD(Temperature Programmed Desorption), FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy), Acid-Base Titration, SEM(Scanning Electrolic Microscopy)등의 분석 방법을 통해서 알아보았다. 그 결과, 활성탄을 열 및 $O_2$-NH$_3$혼합가스로 처리하여 환원성 분위기 하에서 표면 활성점을 증가시킴으로써 황산화물 흡착제거율이 향상됨을 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.177.2-177.2
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• 2011

폐기물 합성가스에 포함되어 있는 오염물질 중 황화합물($H_2S$, COS)이 존재할 경우, 다른 연계 공정을 구성하는 설비의 부식, 합성가스 이용 공정의 촉매 피독 문제, 대기 배출시 환경오염 문제 등을 야기 시키므로 제거가 필요하다. 고온 정제 공정을 적용하여 황화합물을 제거하기위해 산화아연을 이용한 고온 탈황 실험을 수행하였다. 고정층 반응기에 탈황제로 선정한 산화아연을 충진하고, 공간속도 $3,000h^{-1}$, 입구 황화합물의 농도 $H_2S$ 1,000ppm, COS 300ppm일 때 반응 온도 변화에 따른 탈황특성을 살펴보았다. 가스 내부에 $H_2S$가 단독으로 존재할 경우에는 $400^{\circ}C$ 이상에서 모두 제거되었으나, $H_2S$와 COS가 동시에 존재할 경우에는 $450^{\circ}C$ 이상에서 모두 제거되는 것을 알 수 있었다. 반응온도 $500^{\circ}C$에서 산화아연 탈황제를 이용한 실험결과 $H_2S$, COS의 파과시간은 각각 1,217, 1,063 min, 흡착능력은 269.9 mg-$H_2S$/g-sorbent, 124.7 mg-COS/g-sorbent으로 파악되었다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.14 no.6
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• pp.13-19
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• 2010

이 논문에서는 디젤자동차용 LNT와 SCR 촉매의 NO, $NH_3$ 흡착 및 탈리의 기본 특성과 수열화 온도와 시간 및 정량화된 황피독 농도에 대한 de-$NO_x$ 촉매의 내구성을 평가하였다. LNT 촉매는 열적으로 열화됨에 따라 Pt 및 Ba의 소결 및 응집으로 활성이 떨어져 $NO_x$ 전환율은 감소하였다. 반면에 Pt의 비활성화로 중간생성물인 $NH_3$ 생성량은 증가하였으며, 이때 생성된 $NH_3$는 LNT+SCR 복합시스템의 SCR 촉매의 환원제 역할을 담당한다. 1.0 g/L 이상의 황이 피독된 LNT 촉매는 탈황을 하여도 질소 산화물 흡장물질(Ba) 의 성능이 회복이 되지 않아 $NO_x$ 전환율은 회복되지 않았으며, 탈황 후 Pt 재활성화로 인해 NO2 및 SCR 환원제인 $NH_3$ 생성량은 증가하였다. SCR 촉매의 $NO_x$ 전환율은 $700^{\circ}C$ 36h, $800^{\circ}C$ 24h로 수열화 시킨 촉매는 전이금속 입자 성장 및 zeolite 구조 파괴로 인하여 급격하게 떨어졌으며, 0.36 g/L 황 피독된 촉매는 zeolite가 가지는 강산성 특정으로 내피독성이 강하여 탈황시 $NO_x$ 전환율은 회복되었다.