화석연료사용의 증가는 지구온난화 문제와 환경오염을 불러 일으켰다. 특히 지구온난화의 주된 원인으로 지적되는 CO2를 감축하기 위해 전 세계적으로 신재생에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 생활폐기물은 여전히 소각처리 되어 CO2를 발생하고 있다. 이에 폐기물 에너지화를 위한 폐기물 가스화 기술이 주목 받고 있다. 폐기물 ...
화석연료사용의 증가는 지구온난화 문제와 환경오염을 불러 일으켰다. 특히 지구온난화의 주된 원인으로 지적되는 CO2를 감축하기 위해 전 세계적으로 신재생에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 생활폐기물은 여전히 소각처리 되어 CO2를 발생하고 있다. 이에 폐기물 에너지화를 위한 폐기물 가스화 기술이 주목 받고 있다. 폐기물 가스화를 통해 발생한 합성가스는 활용도가 매우 높다. 가스 발전기에 직접적으로 사용할 수 있고, 가스보일러를 통해 스팀이나 전력 생산이 가능하며 화학원료 제조에도 사용할 수 있다. 이때 합성가스는 H2/CO ratio에 따라 메탄, 메탄올, 암모니아 등을 만드는 원료가 될 수 있다. 합성가스의 메탄 생성 반응은 강한 발열 반응이기 때문에 촉매의 열적 노화가 빨라 일반적으로 귀금속 촉매보다는 Ni 촉매를 이용하여 반응을 유도한다. 한편 화학반응은 대게 고정층 반응으로 진행한다. 하지만 메탄 생성 반응과 같은 강한 반응열을 수반하는 반응에서 촉매가 고정된 상태로 있으면 반응열에 의해 국부적으로 가열되어 열적 노화가 빠르게 진행될 수 있다. 반면 유동층 반응은 고체입자가 유동되기 때문에 등온의 상태를 유지할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 폐기물 합성가스로부터 유동층 반응기를 이용하여 메탄 생성에 관한 연구를 수행하였다. 고체입자의 유동을 위해 촉매입자의 직경을 조절하였으며 최소유동화 속도를 측정하였다. 또 유량, H2/CO ratio, 운전온도 등과 같은 운전조건의 변화에 따른 CO 전환율, CH4선택도 및 수율에 관한 특성을 연구하였으며 SEM, EDS, BET 분석을 통해 반응 후 촉매의 변화를 알아보았다. 그 결과 350 ℃, H2/CO ratio 3.0 일 때 가장 높은 CO 전환율을 나타냈으며 CH4 선택도 및 수율 역시 높았다. 고정층 반응은 250 ℃, H2/CO ratio 3.0 일 때 CO 전환율, CH4 선택도 및 수율이 가장 높았다. 촉매 분석 결과 유동층 반응에서 사용된 촉매는 filament 카본침적을 확인할 수 있었고 EDS 분석 결과 반응 전에 비해 유동층 반응에 사용된 촉매에서 탄소의 양이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
화석연료사용의 증가는 지구온난화 문제와 환경오염을 불러 일으켰다. 특히 지구온난화의 주된 원인으로 지적되는 CO2를 감축하기 위해 전 세계적으로 신재생에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 생활폐기물은 여전히 소각처리 되어 CO2를 발생하고 있다. 이에 폐기물 에너지화를 위한 폐기물 가스화 기술이 주목 받고 있다. 폐기물 가스화를 통해 발생한 합성가스는 활용도가 매우 높다. 가스 발전기에 직접적으로 사용할 수 있고, 가스보일러를 통해 스팀이나 전력 생산이 가능하며 화학원료 제조에도 사용할 수 있다. 이때 합성가스는 H2/CO ratio에 따라 메탄, 메탄올, 암모니아 등을 만드는 원료가 될 수 있다. 합성가스의 메탄 생성 반응은 강한 발열 반응이기 때문에 촉매의 열적 노화가 빨라 일반적으로 귀금속 촉매보다는 Ni 촉매를 이용하여 반응을 유도한다. 한편 화학반응은 대게 고정층 반응으로 진행한다. 하지만 메탄 생성 반응과 같은 강한 반응열을 수반하는 반응에서 촉매가 고정된 상태로 있으면 반응열에 의해 국부적으로 가열되어 열적 노화가 빠르게 진행될 수 있다. 반면 유동층 반응은 고체입자가 유동되기 때문에 등온의 상태를 유지할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 폐기물 합성가스로부터 유동층 반응기를 이용하여 메탄 생성에 관한 연구를 수행하였다. 고체입자의 유동을 위해 촉매입자의 직경을 조절하였으며 최소유동화 속도를 측정하였다. 또 유량, H2/CO ratio, 운전온도 등과 같은 운전조건의 변화에 따른 CO 전환율, CH4 선택도 및 수율에 관한 특성을 연구하였으며 SEM, EDS, BET 분석을 통해 반응 후 촉매의 변화를 알아보았다. 그 결과 350 ℃, H2/CO ratio 3.0 일 때 가장 높은 CO 전환율을 나타냈으며 CH4 선택도 및 수율 역시 높았다. 고정층 반응은 250 ℃, H2/CO ratio 3.0 일 때 CO 전환율, CH4 선택도 및 수율이 가장 높았다. 촉매 분석 결과 유동층 반응에서 사용된 촉매는 filament 카본침적을 확인할 수 있었고 EDS 분석 결과 반응 전에 비해 유동층 반응에 사용된 촉매에서 탄소의 양이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
Increasing use of fossil fuels has caused global warming and environmental pollution. In particular, researches on renewable energy are being actively conducted around the world in order to reduce CO2, which is a major cause of global warming. Despite continuous efforts, municipal waste is still inc...
Increasing use of fossil fuels has caused global warming and environmental pollution. In particular, researches on renewable energy are being actively conducted around the world in order to reduce CO2, which is a major cause of global warming. Despite continuous efforts, municipal waste is still incinerated resulting in CO2 formation. Therefore, waste gasification technology is getting more attention in waste to energy conversion(WtE). The syngas generated through waste gasification has high usability. It can be used directly for gas generators while steam or electric power can be produced through gas boilers. Furthermore, it can be used to manufacture chemical raw materials. For the production of chemical raw materials, synthesis gas can be used as raw material for making methane, methanol, ammonia, etc. depending on H2/CO ratio. Since the methanation reaction of the syngas is a strong exothermic reaction, the catalyst is rapidly thermally aged. Therefore, instead of noble metal catalyst, Ni catalyst was used in this study. The reaction firstly proceeds in a fixed bed reactor. However, in a reaction involving strong reaction of heat such as methanation process where the catalyst is in a fixed state, it may be locally heated by the heat of reaction and thermal aging may proceed expeditiously. On the other hand, for the fluidized bed, the reaction is maintained in the isothermal state because of the solid particles flow. Therefore, this paper focuses on the production of methane using syngas generated from the municipal solid waste gasification. The diameter of the catalyst was controlled for the flow of the solid particles and the minimum fluidization speed was measured. The CO conversion, CH4 selectivity and yield were obtained by varying the flowrate, H2/CO ratio and operating temperatures. The used catalyst was studied using the SEM, EDS and BET analysis. The highest CO conversion was obtained for 350 °C at H2/CO ratio of 3.0 at which the CH4 selectivity and yield were also high. The CO conversion, CH4 selectivity and yield were highest in the fixed bed reaction at 250 °C and H2/CO ratio of 3.0. From the used catalysis analysis, it can be seen that the catalyst used in the fluidized bed reaction confirms the filament carbon deposition and that EDS analysis showed that the amount of carbon in the catalyst used on the fluidized bed reaction was increased compared to the before the reaction.
Increasing use of fossil fuels has caused global warming and environmental pollution. In particular, researches on renewable energy are being actively conducted around the world in order to reduce CO2, which is a major cause of global warming. Despite continuous efforts, municipal waste is still incinerated resulting in CO2 formation. Therefore, waste gasification technology is getting more attention in waste to energy conversion(WtE). The syngas generated through waste gasification has high usability. It can be used directly for gas generators while steam or electric power can be produced through gas boilers. Furthermore, it can be used to manufacture chemical raw materials. For the production of chemical raw materials, synthesis gas can be used as raw material for making methane, methanol, ammonia, etc. depending on H2/CO ratio. Since the methanation reaction of the syngas is a strong exothermic reaction, the catalyst is rapidly thermally aged. Therefore, instead of noble metal catalyst, Ni catalyst was used in this study. The reaction firstly proceeds in a fixed bed reactor. However, in a reaction involving strong reaction of heat such as methanation process where the catalyst is in a fixed state, it may be locally heated by the heat of reaction and thermal aging may proceed expeditiously. On the other hand, for the fluidized bed, the reaction is maintained in the isothermal state because of the solid particles flow. Therefore, this paper focuses on the production of methane using syngas generated from the municipal solid waste gasification. The diameter of the catalyst was controlled for the flow of the solid particles and the minimum fluidization speed was measured. The CO conversion, CH4 selectivity and yield were obtained by varying the flowrate, H2/CO ratio and operating temperatures. The used catalyst was studied using the SEM, EDS and BET analysis. The highest CO conversion was obtained for 350 °C at H2/CO ratio of 3.0 at which the CH4 selectivity and yield were also high. The CO conversion, CH4 selectivity and yield were highest in the fixed bed reaction at 250 °C and H2/CO ratio of 3.0. From the used catalysis analysis, it can be seen that the catalyst used in the fluidized bed reaction confirms the filament carbon deposition and that EDS analysis showed that the amount of carbon in the catalyst used on the fluidized bed reaction was increased compared to the before the reaction.
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