[논문]고온에서의 이산화탄소 흡착을 위한 흡착제 CaO 제조

이태종; 김길수; 백일현; 김부웅

고온에서의 이산화탄소 흡착을 위한 흡착제 CaO 제조
CaO Manufacture for $CO_2$ Adsorption at a High Temperature 원문보기

온실효과의 주요 원인 물질인 이산화탄소를 고온$\cdot$고압에서 제거하기 위한 CaO 흡착제를 제조하였다. 흡착제는 석회석을 고압성형과 소성을 이용하여 제조하여 그 물성을 조사하고 회분식 흡착용기에서 흡착실험을 수행하였다. 세공면적은 성형압력으로 결정되며 세공분포는 이분산 형태를 갖는다. CaO의 $CO_2$ 흡착은 화학흡착이며 최대전환율은 $700^{\circ}C$에서 $80\%$에 근접한다.

It is desired that carbon dioxide causing a greenhouse effect be removed at a high temperature and high pressure in a steam reforming reaction. In this research, a pellet form of adsorbent CaO is employed to capture $CO_2$. The adsorbent was manufactured using a high pressure molding on powdered $CaCO_3$ followed by calcination. Then its properties were analyzed and the adsorption experiments were carried out in a batch adsorption chamber. The pore area was found to be dependent on a molding pressure and the pore distribution showed two peaks. It is examined that $CO_2$ binds to CaO by means of chemisorption and its maximum conversion is nearly $80\%$ at $700^{\circ}C$.

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가설 설정

3) 세공면적은 성형압력으로 결정된다.

제안 방법

이것을 소성로에서 분당 3℃ 로 승온 후, 100(TC 에서 3Q분 간 소성하고 서서히 냉각시켰다. 2829 kgf/cm2 성형압력에서 제조 된 CaO의 세공분포와 성형압력에 따른 세공면적을 구하였으며 흡착 특성으로 회분식 반응기에서 전환율을 조사하였다.
고온에서의 CO₂ 흡착을 위한 CaO 흡착제를 제조하였고 그 물성과 흡착특성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
이러한 제조 방법으로는 펠맅화(pelletizing), 압출 (extrusion), 입자제조(granules)을 통해 알갱이를 제조하여 소성하는 공정이 이용된다[5]. 여기서는 분말 형태의 CaCO₃를 고압으로 압축 성형한 후, 소성하는 방법을 이용하였다. 실험에서 (주)백광소재에서 구매한 석회석을 볼밀을 이용하.
이 system에서는 두 공정이 동시에 일어나기 때문에 이산화탄소 제거도 고온 고압에서 이루어져야 한다. 이에 부응하여 본 연구에서는 고온 고압에서 일정 강도와 일정 크기를 가지면서 이산화탄소를 효과적으로 제거 할수 있는 CaO 흡착제를 제조하였고, 회분식 흡착 장치를 이용해 이 흡착제에 대한 이산화탄소의 시간에 따른 흡착 전환율을 구하였다.
CO₂가 흡착 용기에 공급되면서 흡착이 일어나기 시작한다. 일정 온도에서 흡착 용기의 시간에 따른 CO₂의 압력변화를 측정하여 CaO에 의한 CO₂의 흡착량을 계산하였다.
. 저장용기와 흡착용기에는 압력변환기(Druck, PTX-621)와 한영전자의 K-타입 열전대를 사용한 온도 조절기(DX4)를 설치하여 온도와 압력의 변화를 측정하였다.
흡착양은 저장용기와 홉착용기에서의 양론관계를 이용하여 구하였다. 홉착 전, 흡착 후를 각각 1.

대상 데이터

여기서는 분말 형태의 CaCO₃를 고압으로 압축 성형한 후, 소성하는 방법을 이용하였다. 실험에서 (주)백광소재에서 구매한 석회석을 볼밀을 이용하.여 분쇄한 것으로 200 mesh를 통과한 분말을 전구체로’ 사용하였다.

성능/효과

2) 세공분포는 2000A, 20000A 부근에서 이분산 형태를 갖는다.
4) 400~700℃에서의 CaO의 CO₂ 흡착은 화학흡착이며 최대전환율은 70(TC 에서 80(%)에 근접한다.

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