• 제목/요약/키워드: thermochemical conversion

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코킹 공정(工程)을 이용한 오일샌드 역청(瀝靑)의 열화학(熱化學)적 전환(轉換) (Thermochemical Conversion of Oil sand Bitumen in Delayed Coking Reactor)

  • 이시훈;윤상준;이재구;김재호
    • 자원리싸이클링
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    • 제17권3호
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    • pp.35-41
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    • 2008
  • 석유를 대체할 수 있는 자원 중의 하나인 오일샌드 역청의 열화학적 전환을 통해 생산된 연료유 특성을 열천칭 분석기와 중질유들의 전환 공정에 사용되는 딜레이드 코킹 반응기(600ml)를 이용하여 분석하였다. 동일한 $50^{\circ}C/min$의 승온 속도로 최종 코킹 온도를 $400{\sim}550^{\circ}C$까지 변화시킨 결과, 최종 코킹 온도가 증가할수록 코킹이 완료되는 시간과 전환률이 증가하였다. 그러나 $450^{\circ}C$이상의 온도에서는 미비하게 증가하여 코킹 운전이 적어도 $450^{\circ}C$ 이상이 되어야 함을 알 수 있었다. 딜레이드 코킹 반응기의 최대 액체 수율은 $475^{\circ}C$의 조건으로 나타났으며 코킹에 의해 생성되는 오일의 API, SIMDAS분석을 통해 경질화가 진행되어 일반적인 디젤과 비슷한 연료 특성을 가짐을 확인하였다.

SiC foam에 코팅된 상용 촉매에서의 집광된 태양열을 이용한 메탄 수증기개질 반응 연구 (Steam reforming of methane in a solar receiver reactor)

  • 김기만;한귀영;서태범;강용혁
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.75-81
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    • 2007
  • Steam reforming of methane using Xe-arc solar simulator was studied for the application of concentrated solar energy into chemical reaction. The reactor, a volumetric absorber, consisted of a porous ceramic foam disk coated with commercial reforming catalyst. Operating temperature was in the range of $450\;-\;550^{\circ}C$ and the excess steam ratio to methane was from 3.0 to 5.0. At the steady-state condition, the conversion of methane Increased with temperature in the range of 15 % - 30 % and the experimentally determined conversion was found to be close to theoretical equilibrium conversion. It was also found that the CO selectivity slightly decreased with excess steam ratio. Finally, the conversion of methane decreased significantly with space velocity of reactants.

유동층 공정을 이용한 열화학적 전환 공정의 최신 개발 동향 (Recent Development of Thermo-chemical Conversion Processes with Fluidized Bed Technologies)

  • 박현준;오승석;;;정철승;박한샘;이시훈
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권1호
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    • pp.8-18
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    • 2023
  • 지속적인 인구의 증가와 경제의 발전으로 인한 전세계 에너지 수요의 증가는 화석연료의 이용을 끊임없이 증가시키고 있다. 그러나 화석연료에 대한 높은 의존도는 환경오염과 급격한 지구온난화라는 새로운 문제를 야기시켰다. 이의 해결을 위해 전통적인 연소에서 벗어나 열분해, 가스화와 같은 새로운 열화학적 전환 공정을 이용한 청정 에너지 생산이 빠르게 확산되고 있다. 특히 다양한 연료의 이용, 쉬운 연속조업, 높은 열 및 물질전달, 등온 조업, 낮은 조업 온도 등의 특성들을 가지는 유동층 공정은 열화학적 에너지 전환에 적합하기 때문에 널리 채택되어 이용되고 있다. 이에 본 총설에서는 열분해, 가스화, 연소에 적용된 최근의 유동층 공정 연구의 중요한 결과들을 정리하였다. 더불어 유동층 열화학적 공정에서 주로 연구되지 않은 층물질, 미세먼지 저감을 위한 물질(바이오매스, 천연 자원 폐기물 등)과 같은 연구의 필요성을 제시하였다. 이를 통해 유동층 기술에 대한 관심과 이해를 높이고, 유동층 공정 기술 개발의 미래 과제를 해결하기 위한 방향을 제시하고자 한다.

열 중량 분석기에서 zinc 입자 크기와 반응 온도에 따른 물 분해 특성 연구 (Particle Size and Reaction Temperature Effects on the Hydrolysis Reaction of Zinc in TGA (Thermo Gravimetric Analyzer))

  • 안승혁;강경수;김창희;배기광;김영호;박주식
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.305-312
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    • 2008
  • ZnO/Zn redox cycle is the one of the promising thermochemical cycles for hydrogen production via water splitting with high temperature heat source like a concentrated solar energy. This paper reports the particle size effect of Zinc on water splitting behavior. Water splitting reaction experiments were carried out at isothermal conditions of 350 and 400$^{\circ}C$ in TGA (Thermo Gravimetric Analyzer) using four commercial Zinc powders (nano, <10 ${\mu}m$, <150 ${\mu}m$ and $150{\sim}600\;{\mu}m$ particle sizes). Before the experiments, average particle size of Zinc powders was analyzed by PSA (Particle Size Analysis). After the experiments, XRD (X-Ray Diffraction) and SEM (Scanning Electron Microscope) analyses were conducted on the samples. The experimental results showed that particle size had a effect on the conversion of Zinc to ZnO. Zinc conversion was increased, as the particle size decreased. Especially, the nano size particles were aggregated and the particle's morphology changed on the surface during hydrolysis reaction.

커피찌꺼기의 효율적인 열화학 전환을 위한 전이 금속 기반 첨가제 효율 평가 (Efficiency Evaluation of Transition Metal-Based Additives for Efficient Thermochemical Conversion of Coffee Waste)

  • 조동완;장정윤;김선준;임길재
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제27권1호
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    • pp.17-24
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    • 2022
  • This work examined the effect of mixing transition metal-based additives [FeCl3, Fe-containing paper mill sludge (PMS), CoCl2·H2O, ZrO2, and α-Fe2O3] on the thermochemical conversion of coffee waste (CW) in carbon dioxide-assisted pyrolysis process. Compared to the generation amounts of syngas (0.7 mole% H2 & 3.0 mole% CO) at 700℃ from single pyrolysis of CW, co-pyrolysis in the presence of Fe- or Zr-based additives resulted in the enhanced production of syngas, with the measured concentrations of H2 and CO ranging 1.1-3.4 mole% and 4.6-13.2 mole% at the same temperature, respectively. In addition, α-Fe2O3 biochar possessed the adsorption capacity of As(V) (19.3 mg g-1) comparable to that of ZrO2-biochar (21.2 mg g-1). In conclusion, solid-type Fe-based additive can be highly considered as an efficient catalyst to simultaneously produce syngas (H2 & CO) as fuel energy resource and metal-biochar as sorbent.

목질(木質) 폐재(廢材)의 열(熱)-화학적(化學的) 방법에 의한 메틸알콜과 대체(代替)에너지 가스의 합성(合成) (II) - 가압하(加壓下)에 알칼리염을 촉매로 사용한 톱밥, 볏짚 그리고 왕겨의 열화학적(熱化學的) 분해(分解) - (Synthesis of Methyl Alcohol and Alternative Gases for Petroleum by Thermochemical Gasification of Waste Lignocellulosic Materials (II) - Thermochemical Conversion of Sawdust, Ricestraw and Ricehusk Using Alkali Salts as Catalyst by Pressurized Reactor)

  • 이병근
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제14권3호
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    • pp.43-46
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    • 1986
  • A stainless steel autoclave reactor, which is the property of Pacific Northwest Laboratories(PNL) and located in PNL, was acted for pyrolysis and gasification of sawdust, ricestraw, and ricehusk. The initial reaction temperature of this reactor was 300$^{\circ}C$, and up to 500$^{\circ}C$ to complete pyrolysis and gasification reaction. The maximum exerted pressure on this reactor was 800 psig. In order to examine the effect of catalyst on reaction temperature, $K_2CO_3$, and nickel/alkali carbonate catalyst mixture were also used. The experimental results obtained with this reactor indicated that good yields of methane-rich gas(exceeding 40% methane) can be produced. The product gas mixtures were also identified to be CO. $CO_2$, $C_2H_4$, and $CH_3CHO$ etc. by Gas Chromatography and Mass Spectrometer.

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열역학적 평형모델을 이용한 바이오매스 연료조건에 따른 합성가스 조성의 예측 (Estimation of Synthesis Gas Composition by Biomass Fuel Conditions using Thermodynamic Equilibrium Model)

  • 홍성구
    • 한국농공학회논문집
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    • 제57권1호
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    • pp.79-87
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    • 2015
  • A thermochemical equilibrium model was constructed for predicting composition of synthesis gas in biomass gasification. The model included estimation of equilibrium constants using Gibbs free energy. After constructing the model, the results were compared with the experimental values and predictions from a previous model. Gas compositions were reasonably well agreed with them and showed effects of operational and fuel condition. When the reaction temperature increased, the lower heating values decreased due to the decrease in CH4 concentrations. The methane concentrations were lower than those observed in experimental results. The model was used to predict the gas composition and heating values for the cases of mixed fuel of charcoal and un-dry woodchips. Although downdraft gasifiers require fuels less than 15% of moisture contents, the model results indicated that the mixed fuel with charcoal and woodchips which had over 25% of moisture contents could be used in the downdraft gasifiers. It might be explained by increase in energy density resulting from mixing charcoal. The results imply that the efforts and costs for drying biomass fuels could be reduced by mixing charcoal or fuels with higher calorific values.

아세톤-용매분해반응에 의한 톱밥으로부터 액체 연료물질의 전환 특성 연구 (Conversion Characteristics of Liquid Fuels from Sawdust by Acetone-Solvolysis)

  • 윤성욱;이종집
    • 대한환경공학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.231-236
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    • 2014
  • 톱밥은 목재부산물로 생산되는 바이오매스 자원으로 액화할 경우 가솔린에 함유된 고옥탄가 물질과 유사한 화학구조를 가지고 있기 때문에 액체 연료물질로서 사용할 수 있는 가능성이 높다. 본 연구에서는 톱밥의 열화학적 전환방법으로 아세톤-용매분해반응을 실시하여 반응온도, 반응시간, 용매의 종류가 미치는 영향과 분해 생성물 등과 같은 분해특성을 조사하였다. 아세톤-용매분해반응에 의해 톱밥으로부터 생성된 액상 생성물은 다양한 케톤, 페놀 및 퓨란 화합물이었다. 액상생성물의 연소열량은 7,824 cal/g이었으며, $350^{\circ}C$, 40분에서 액상생성물의 에너지 수율과 질량수율은 각각 60.8%, 386.4 g-oil/100 g-sawdust를 얻었다. 아세톤을 사용한 톱밥의 용매 열분해 반응시 생성된 주요물질은 4-methyl-3-pentene-2-one, 1,3,5-trimethylbezene, 2,6-dimethyl-2,5-heptadiene-4-one, 3-methyl-2-cyclopenten-1-one 등과 같은 케톤화합물로서 고옥탄가의 액체 연료로 사용 가능한 물질인 것으로 판단되었다.

초미립 WC-l0wt%Co 초경 분말의 소결시 입자 성장 억제제 첨가 효과 연구 (Effect of Grain Growth Inhibitor on Sintering of Nanophase WC-10wt%Co)

  • 김병기
    • 한국분말재료학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.208-216
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    • 1994
  • A radically new approach to the in situ synthesis of the consituent phases of a composite structure has enabled the production of a new WC/Co materials with an ultrafine microstructure. The process for synthesizing nanophase WC/Co powders consists of spray drying from solution to form a homogeneous precursor powder, and thermochemical conversion of the precursor powder to the nanophase WC/Co powder. Near theoretical density of pure nanophase WC-10 wt%Co has been obtained in only 30 sec at 140$0^{\circ}C$. But WC particles were grown up very rapidly with longer sintering time to get full density. To overcome coarsening of WC particle during sintering, VC, TaC and VC/TaC were used as the grain growth inhibitor with different amount respectively. VC/TaC doped WC-10 wt%Co was shown superior hardness and TRS and microstructure was maintained ultrafine scale (average WC size is less than 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$).

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목질(木質) 폐재(廢材)의 열(熱)-화학적(化學的) 방법에 의한 메틸알콜과 대체(代替)에너지 가스의 합성(合成)(I) - 알카리염(鹽)을 촉매로 사용한 톱밥, 볏집 그리고 왕겨의 열화학적(熱化學的) 분해(分解) - (Synthesis of Methyl Alcohol and Alternative Gases for Petroleum by Thermochemical Gasification of Waste Lignocellulosic Materials (I) - Thermochemical Conversion of Sawdust, Ricestraw and Ricehusk Using Alkali Salts as Catalyst -)

  • 이병근
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제14권2호
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    • pp.21-28
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    • 1986
  • 목질물질(木質物質)인 톱밥, 볏짚 그리고 왕겨를 열분해(熱分解)하여 기상물질(氣相物質)을 합성(合成)하기 위해, 석영으로 설계 제작된 반응탑(反應塔)을 사용하였다. 최초의 반응온도 350$^{\circ}C$로부터 열분해(熱分解)와 gasification 반응(反應)이 완결된다고 예상되는 550$^{\circ}C$까지 가열하였다. 촉매가 반응온도에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해 $K_2CO_3$$Na_2CO_3$를 촉매로 사용하였다. 합성(合成) gas chromatograph와 mass spectrometer에 의해 CO, $CO_2$, $CH_4$ 그리고 $CH_3CHO$등인 것으로 판명되었다. 합성(合成) gas의 수율(收率)과 조성(組成)은 반응온도(反應溫度)와 이 반응에 사용되는 촉매에 달려있지만, 톱밥을 시료(試料)로 반응온도 550$^{\circ}C$, $K_2CO_3$를 촉매로 사용한 반응(反應)에서 생성되는 gas 체적(體積)은 1,800$m{\ell}$/g 톱밥에 달한다.

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