이산화탄소와 산화칼슘의 고온 광물탄산화 반응특성에 관한 연구 A Study on the Reaction Characteristics for High Temperature Mineral Carbonation of Calcium Oxide and Carbon Dioxide.원문보기
1997년 12월 일본에서 교토의정서가 채택된 이후, 각국의 정상들은 국가 간 온실가스의 발생량을 감소시켜야 하는 공통적인 의식이 형성되었다. 의정서에는 이산화탄소(CO2)를 포함한 여섯 종류의 온실가스의 배출량의 의무적 감축을 포함하고 있으며 특히나 온실가스 중 이산화탄소가 차지하는 영향력이 가장 큰 이유로 이산화탄소의 포집 및 저장 기술(CCUS : Carbon Capture Utilization & Storage)이 다양하게 연구되어 왔다. ...
1997년 12월 일본에서 교토의정서가 채택된 이후, 각국의 정상들은 국가 간 온실가스의 발생량을 감소시켜야 하는 공통적인 의식이 형성되었다. 의정서에는 이산화탄소(CO2)를 포함한 여섯 종류의 온실가스의 배출량의 의무적 감축을 포함하고 있으며 특히나 온실가스 중 이산화탄소가 차지하는 영향력이 가장 큰 이유로 이산화탄소의 포집 및 저장 기술(CCUS : Carbon Capture Utilization & Storage)이 다양하게 연구되어 왔다. CCUS 기술 중 광물탄산화(Mineral Carbonation Technology)는 Ca와 Mg와 같은 알칼리토금속 이온과 CO2의 반응을 이용하여 CO2를 보다 안정적인 탄산염 형태로 고정시키는 방법으로, 광물탄산화 방법은 장기간의 단속 밑 모니터링이 필요하지 않는 장점이 있다. 광물탄산화 기술 중 고온 건식 탄산화 방법의 경우 고온 고압의 가스 정제기술에 적합한 기술로서 가스화(Gasification) 플랜트, IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)과 같은 시설의 공정기술로 경제적인 측면이나 효율적으로 유용한 기술이다. 또한 최근에는 산업부산물의 발생량 증가로 인하여 광물탄산화 원료로서 천연광물보다 산업부산물을 적용하는 연구사례가 증가하고 있다. 따라서 이번 연구는 여러 가지 산업부산물을 사용한 고온 건식 탄산화 반응의 적합한 조건을 찾기 위해 CO2와 CaO간의 탄산화 반응에 관해 실험하였다. 탄산화 반응에 영향을 주는 요소를 파악하기 위해 실험변수로서 반응온도와 가스의 유량 및 CaO 시료 양에 따른 실험을 진행했다. 또한 반응기에 주입되는 가스의 방향(상향식·하향식)에 따른 영향을 파악하고자 했으며 XRD, SEM, TGA 분석을 이용해 탄산화 반응의 특성을 고찰하였다. 마지막으로 CO2와 CaO의 탄산화 반응 속도론 해석을 하였으며, 초기 화학반응에서 반응 후기 확산율속 단계로 전환되는 미반응 응축핵 모델을 사용해 반응차수와 활성화 에너지를 구하였다.
1997년 12월 일본에서 교토의정서가 채택된 이후, 각국의 정상들은 국가 간 온실가스의 발생량을 감소시켜야 하는 공통적인 의식이 형성되었다. 의정서에는 이산화탄소(CO2)를 포함한 여섯 종류의 온실가스의 배출량의 의무적 감축을 포함하고 있으며 특히나 온실가스 중 이산화탄소가 차지하는 영향력이 가장 큰 이유로 이산화탄소의 포집 및 저장 기술(CCUS : Carbon Capture Utilization & Storage)이 다양하게 연구되어 왔다. CCUS 기술 중 광물탄산화(Mineral Carbonation Technology)는 Ca와 Mg와 같은 알칼리토금속 이온과 CO2의 반응을 이용하여 CO2를 보다 안정적인 탄산염 형태로 고정시키는 방법으로, 광물탄산화 방법은 장기간의 단속 밑 모니터링이 필요하지 않는 장점이 있다. 광물탄산화 기술 중 고온 건식 탄산화 방법의 경우 고온 고압의 가스 정제기술에 적합한 기술로서 가스화(Gasification) 플랜트, IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)과 같은 시설의 공정기술로 경제적인 측면이나 효율적으로 유용한 기술이다. 또한 최근에는 산업부산물의 발생량 증가로 인하여 광물탄산화 원료로서 천연광물보다 산업부산물을 적용하는 연구사례가 증가하고 있다. 따라서 이번 연구는 여러 가지 산업부산물을 사용한 고온 건식 탄산화 반응의 적합한 조건을 찾기 위해 CO2와 CaO간의 탄산화 반응에 관해 실험하였다. 탄산화 반응에 영향을 주는 요소를 파악하기 위해 실험변수로서 반응온도와 가스의 유량 및 CaO 시료 양에 따른 실험을 진행했다. 또한 반응기에 주입되는 가스의 방향(상향식·하향식)에 따른 영향을 파악하고자 했으며 XRD, SEM, TGA 분석을 이용해 탄산화 반응의 특성을 고찰하였다. 마지막으로 CO2와 CaO의 탄산화 반응 속도론 해석을 하였으며, 초기 화학반응에서 반응 후기 확산율속 단계로 전환되는 미반응 응축핵 모델을 사용해 반응차수와 활성화 에너지를 구하였다.
In Kyoto, Japan on 11 December 1997, The Kyoto Protocol was adopted where leaders from various countries gathered to fight global warming by reducing greenhouse gas concentrations in the atmosphere to "a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system". As they ...
In Kyoto, Japan on 11 December 1997, The Kyoto Protocol was adopted where leaders from various countries gathered to fight global warming by reducing greenhouse gas concentrations in the atmosphere to "a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system". As they agreed to outline emissions targets such as CO2, various methods such as CO2 capture and storage were taken into considerations. Additionally, as a part of CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage) technology, mineral carbonation technology (MCT) has caught attention in research as the “CO2 is chemically reacted with calcium- and/or magnesium-containing minerals to form stable carbonate materials which do not incur any long-term liability or monitoring commitments”. MCT can be categorized into direct and indirect carbonation. Direct carbonation was used for this study as it can be approached more easily in contrast to the indirect carbonation. In addition, in case of advanced electric power generation technologies such as the integration of coal gasification with combined cycles (IGCC) or with molten carbonate fuel cells (IGMCFC), direct gas-solid reaction reflects more efficiency of CO2 capture maintaining power generation. A comparative analysis of the efficiency of carbonation in context to the combustion method employing fluidized bed reactor and a fixed bed reactor was carried out. Furthermore, different experimental parameters were also examined to determine optimal experimental conditions for achieving maximum efficacy.
In Kyoto, Japan on 11 December 1997, The Kyoto Protocol was adopted where leaders from various countries gathered to fight global warming by reducing greenhouse gas concentrations in the atmosphere to "a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system". As they agreed to outline emissions targets such as CO2, various methods such as CO2 capture and storage were taken into considerations. Additionally, as a part of CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage) technology, mineral carbonation technology (MCT) has caught attention in research as the “CO2 is chemically reacted with calcium- and/or magnesium-containing minerals to form stable carbonate materials which do not incur any long-term liability or monitoring commitments”. MCT can be categorized into direct and indirect carbonation. Direct carbonation was used for this study as it can be approached more easily in contrast to the indirect carbonation. In addition, in case of advanced electric power generation technologies such as the integration of coal gasification with combined cycles (IGCC) or with molten carbonate fuel cells (IGMCFC), direct gas-solid reaction reflects more efficiency of CO2 capture maintaining power generation. A comparative analysis of the efficiency of carbonation in context to the combustion method employing fluidized bed reactor and a fixed bed reactor was carried out. Furthermore, different experimental parameters were also examined to determine optimal experimental conditions for achieving maximum efficacy.
주제어
#"Carbon Capture Utilization and Storage(CCUS)", "광물탄산화"
학위논문 정보
저자
최자형
학위수여기관
공주대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
환경공학과
발행연도
2019
총페이지
66p
키워드
"Carbon Capture Utilization and Storage(CCUS)", "광물탄산화"
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