• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.614-619
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• 2015

미세입자의 플라즈마 표면 개질을 감압상태하의 순환유동층 반응기에서 수행하였다. 플라즈마에 의해 처리된 폴리스타이렌 입자는 폴리에틸렌글리콜로 표면에 그래프팅하였다. 표면 개질 전 입자와 플라즈마 처리된 입자 그리고 그래프팅된 입자의 특성은 각각 DPPH 방법, FTIR, SEM 그리고 접촉각 측정으로 분석하였다. 플라즈마 처리된 폴리스타이렌 입자의 표면에 과산화물이 잘 형성되었다. 또한, 폴리에틸렌글리콜의 그래프팅 중합에 의해 플라즈마 처리된 입자 표면에 그래프팅이 잘 분산되었다. 따라서 감압상태의 순환 유동층 반응기에서 플라즈마 처리에 의한 PEG-g-PS 입자를 성공적으로 형성할 수 있었다.

• 한국폐기물자원순환학회지
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• 제34권5호
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• pp.518-527
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• 2017

The development of renewable energy is currently strongly required to address environmental problems such as global warming. In particular, biomass is highlighted due to its advantages. When using biomass as an energy source, the conversion process is essential. Fast pyrolysis, which is a thermochemical conversion method, is a known method of producing bio-oil. Therefore, various studies were conducted with fast pyrolysis. Most studies were conducted under a lab-scale process. Hence, scaling up is required for commercialization. However, it is difficult to find studies that address the process analysis, even though this is essential for developing a scaled-up plant. Hence, the present study carries out the process analysis of biomass pyrolysis. The fast pyrolysis system includes a biomass feeder, fast pyrolyzer, cyclone, condenser, and electrostatic precipitator (ESP). A two-stage, semi-global reaction mechanism was applied to simulate the fast pyrolysis reaction and a circulating fluidized bed reactor was selected as the fast pyrolyzer. All the equipment in the process was modeled based on heat and mass balance equations. In this study, process analysis was conducted with various reaction temperatures and residence times. The two-stage, semi-global reaction mechanism for circulating fluidized-bed reactor can be applied to simulate a scaled-up plant.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.417-428
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• 2021

낮은 반응성으로 인해 복잡한 공정이 필요한 무연탄은 순환유동층 내의 동적 거동을 통해 연소 특성이 고찰되어야 한다. Pilot 규모의 0.1MW_th 급 순산소 순환유동층 연소로에서의 무연탄 연소 특성을 고찰하기 위하여 본 연구에서는 전산유체해석 기법을 이용하였다. 순산소 순환유동층 보일러는 연소로(0.15 m l.D., 10 m High), 싸이클론, 재순환부 등으로 구성되었고 동일한 크기의 3D 모델 반응기를 구축하였다.실험에 사용한 무연탄은 평균 입도 1,070 ㎛, 밀도 2,326 kg/m³이다. 공기 연소에서 순산소 연소로의 연소 환경 변화에 따른 반응기 내부의 기-고 흐름 패턴을 고찰하였다. 이때, 공기 연소와 순산소 연소에서 온도 분포는 비슷한 양상을 보이지만 압력 분포는 순산소 연소에서 더 낮음을 알 수 있었다. 더불어 공기 연소에 비해 순산소 연소에서 더 높은 CO₂ 농도를 가지므로 이산화탄소 포집이 활발히 이루어질 것을 예상해 볼 수 있다. 결과적으로 본 연구를 통해 무연탄 활용 시 순환유동층 반응기의 최적화된 설계 및 운전에 기여할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.527-532
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• 2016

감압상태(1torr)의 순환유동층 플라즈마 반응기(내경 10 mm, 높이 800 mm)에서 기상 유속과 고체순환속도가 축방향 고체체류량 분포에 미치는 영향을 연구하였다. 폴리스타이렌 고분자 입자와 질소가스를 고체 및 기상 물질로 각각 사용하였다. 감압상태 순환유동층의 고체 순환량 변화는 상승관의 많은 기체 유량(40~80 sccm)에 의한 변화만큼 고체재순환부의 작은 유량 변화(6.6~9.9 sccm)에 의해서도 가능하였다. 감압상태 순환유동층의 고체 순환속도는 재순환부 기체 유속에 따라 증가하였다. 상승관내의 축방향 고체 체류량 분포는 하부의 농후상 영역에서 상부의 희박상 영역까지 높이에 따라 감소하는 형태를 나타내었다. 상승관 내 각 높이에서 고체순환속도의 증가에 따라 직선적으로 고체 체류량이 증가하였다. 이로써 플라즈마 형성과 유지 그리고 플라즈마 반응을 위해 적절한 플라즈마 로드 위치를 결정할 수 있다.

• 신재생에너지
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• 제19권1호
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• pp.1-11
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• 2023

A large amount of carbon monoxide (CO) is generated in circulating fluidized bed combustion, the process whereby a hot cyclone separates unburned fuel. However, calcium sulfate (CaSO₄), when combined with a high CO content, can cause fouling on the surface of the steam tube installed inside the integrated recycle heat exchangers (INTREX). In this study, CaSO₄ decomposition was investigated using 0.2-3.2 vol.% CO and 1-3 vol.% oxygen (O₂) at 850℃ for 20 min in a lab-scale fluidized bed reactor. The results show that CaSO₄ decomposes into CaS and CaO when CO gas is supplied, and SO₂ emissions increase from 135 ppm to 1021 ppm with increasing CO concentration. However, the O₂ supply delayed SO₂ emissions because the reaction between CO and O₂ is faster than that of CaSO₄; nevertheless, when supplied with CaCO₃, the intermediate product, SO₂ was significantly released, regardless of the CO and O₂ supply. In addition, agglomerated solids and yellow sulfur power were observed after solid recovery, and the reactor distributor was corroded. Consequently, a sufficient O₂ supply is important and can prevent fouling formation on the INTREX surface by suppressing CaSO₄ degradation.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.503-511
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• 2018

There have been many studies of combustion in the circulating fluidized bed. However, little study is available for combustion of wood pellet together fed with wood chip. The mixed ratio of two fuels is an useful information when thermal power company would receive the Renewable Energy Portfolio Standard (RPS) from government. In this study, the combustion behavior and kinetics of such biomass fuels are evaluated using fluidized bed reactor and thermogravimetric analyzers. The mixing ratio of wood chip relative to wood pellet was varied at different temperatures. The results show that a combustion reactivity changed significantly at the wood chip mixing ratio of 40%, particularly at low temperature condition.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.522-529
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• 2014

연소전 $CO_2$ 포집용 SEWGS 시스템의 SEWGS 반응기와 재생반응기 사이의 고체순환을 위해 SEWGS 반응기 - 하부루프실 - 재생반응기 - 상승관 - 사이클론 - 상부 루프실로 구성된 순환유동층 시스템을 사용하고 있다. 현재 시스템의 경우 수직형 하부 루프실을 사용하고 있으나 하부 루프실의 유동화 및 안정적인 고체순환을 위해 유량이 많이 필요하고 가끔씩 슬러그가 발생하였다. 본 연구에서는 새로운 하부 루프실 형태로 경사형 하부 루프실을 제안하였으며, 상온, 상압 조건에서 $CO_2$ 흡수제(P-78)를 층물질로 사용하여 기포유동층-기포유동층-고속유동층 형태의 순환유동층 실험장치를 이용하여 하부 루프실의 형태 변화에 따른 고체순환특성을 측정 및 비교하였다. 경사형 하부루프실의 경우가 수직형인 경우보다 적은 유량으로 안정적인 고체순환을 유지할 수 있었으며 두 반응기 사이의 고체층 높이 차이도 발생하지 않는 것으로 나타나 경사형 하부 루프실을 사용하는 것이 유리한 것으로 결론지을 수 있었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1997년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.54-58
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• 1997

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.103-108
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• 1998

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.878-883
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• 2018

A circulating fluidized bed (CFB) has been used in various chemical industries because of good heat and mass transfer. In addition, the methanol to olefins (MTO) process requiring the CFB reactor has attracted a great deal of interest due to steep increase of oil price. To design a CFB reactor for MTO pilot process, therefore, we has examined the hydrodynamic properties of spherical catalysts with different particle size and developed a correlation equation to predict catalyst holdup in a riser of CFB reactor. The hydrodynamics of micro-spherical catalysts with average particle size of 53, 90 and 140 mm was evaluated in a $0.025m-ID{\times}4m-high$ CFB riser. We also developed a model described by a decay coefficient to predict solid hold-up distribution in the riser. The decay coefficient developed in this study could be expressed as a function of Froude number and dimensionless velocity ratio. This model could predict well the experimental data obtained from this work.