Petcokes는 원유의 정제 과정에서 최종적으로 생산되는 부산물로 정제과정 중에 petcokes내에 무기물 및 황성분의 농축이 이루어진다. Petcokes는 각각의 분야에서 요구하는 품위에 적합해야 활용이 가능하다. 현재 국내에서 생산되는 petcokes는 황함량이 평균 6% 정도로 높아서 그대로 사용하기가 어렵다. 본 연구에서는 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 황을 제거하는 연구를 수행하였다. 지금까지 연구된 탈황방법에는 열 탈황, 수첨 탈황, 용매 추출에 의한 탈황, 그리고 알칼리 금속을 이용한 탈황 등이 있다. 본 연구에서는 새로운 방법인 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 탈황을 하고자 하였다. 실험은 마이크로웨이브만으로 가열하여 탈황하는 방법과 탈황율을 높이기 위해서 수소가스를 첨가하는 탈황을 수행하였다. 마이크로웨이브만으로 가열한 경우 1835W에서 2시간을 실험한 결과 68.3%의 탈황율을 보였다. 마이크로웨이브로 가열하며 수소를 첨가한 경우 1835W에서 1.5시간을 실험한 결과 86.4%의 탈황율을 얻을 수 있었다. 탈황 시간을 늘리거나 사용한 시료의 입자 크기가 줄여 준다면 더욱 높은 탈황율을 얻을 것으로 생각된다.
Petcokes는 원유의 정제 과정에서 최종적으로 생산되는 부산물로 정제과정 중에 petcokes내에 무기물 및 황성분의 농축이 이루어진다. Petcokes는 각각의 분야에서 요구하는 품위에 적합해야 활용이 가능하다. 현재 국내에서 생산되는 petcokes는 황함량이 평균 6% 정도로 높아서 그대로 사용하기가 어렵다. 본 연구에서는 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 황을 제거하는 연구를 수행하였다. 지금까지 연구된 탈황방법에는 열 탈황, 수첨 탈황, 용매 추출에 의한 탈황, 그리고 알칼리 금속을 이용한 탈황 등이 있다. 본 연구에서는 새로운 방법인 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 탈황을 하고자 하였다. 실험은 마이크로웨이브만으로 가열하여 탈황하는 방법과 탈황율을 높이기 위해서 수소가스를 첨가하는 탈황을 수행하였다. 마이크로웨이브만으로 가열한 경우 1835W에서 2시간을 실험한 결과 68.3%의 탈황율을 보였다. 마이크로웨이브로 가열하며 수소를 첨가한 경우 1835W에서 1.5시간을 실험한 결과 86.4%의 탈황율을 얻을 수 있었다. 탈황 시간을 늘리거나 사용한 시료의 입자 크기가 줄여 준다면 더욱 높은 탈황율을 얻을 것으로 생각된다.
Petcokes is the final product obtained from a refinery process. This petcokes includes high percentage of inorganic and sulfur compounds. Currently, the petcokes produced from domestic refinery plants include more than 6% of sulfur. To use petcokes as valuable raw materials, the weight percentage of...
Petcokes is the final product obtained from a refinery process. This petcokes includes high percentage of inorganic and sulfur compounds. Currently, the petcokes produced from domestic refinery plants include more than 6% of sulfur. To use petcokes as valuable raw materials, the weight percentage of sulfur must be lower than 2% of sulfur. Solvent extraction, thermal desulfurization, and hydro-desulfurization have been used to remove the sulfur. In this study, we attempted new approach to remove the sulfur introducing microwave energy. Microwave increase the reaction rates by providing the fast heating and disconnecting the bonding structure of the molecules. The experiments of microwave thermal desulfurization and microwave plus hydrogen gas were carried out to remove the sulfur. We obtained 68.3% of sulfur removal rate with the 2 hours of reaction time and 1835 W of microwave powder. In the experiment of microwave with hydrogen gas, we obtained 86.4% of sulfur removal rate with the 1.5 hours of reaction time and 1835 W of microwave power. If we increase reaction time or decrease the particle size of petcokes, we expect more than 90% of sulfur removal.
Petcokes is the final product obtained from a refinery process. This petcokes includes high percentage of inorganic and sulfur compounds. Currently, the petcokes produced from domestic refinery plants include more than 6% of sulfur. To use petcokes as valuable raw materials, the weight percentage of sulfur must be lower than 2% of sulfur. Solvent extraction, thermal desulfurization, and hydro-desulfurization have been used to remove the sulfur. In this study, we attempted new approach to remove the sulfur introducing microwave energy. Microwave increase the reaction rates by providing the fast heating and disconnecting the bonding structure of the molecules. The experiments of microwave thermal desulfurization and microwave plus hydrogen gas were carried out to remove the sulfur. We obtained 68.3% of sulfur removal rate with the 2 hours of reaction time and 1835 W of microwave powder. In the experiment of microwave with hydrogen gas, we obtained 86.4% of sulfur removal rate with the 1.5 hours of reaction time and 1835 W of microwave power. If we increase reaction time or decrease the particle size of petcokes, we expect more than 90% of sulfur removal.
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문제 정의
즉 전기장은 마이크로웨이브의 진동수만큼 양극과 음극이 서로 바뀌고 이에 같은 속도로 배열을 바꾸려는 쌍극자는 인접 분자 간에 마찰로 고열을 발생하게 되며 종국적으로는 그 화학적 결합이 파괴된다. 본 연구에서는 이러한 마이크로웨이브가 가지고 있는 침투가 열과 화학결합을 파괴 할 수 있는 특성을 이용함으로써 기존의 열 탈황보다 낮은 온도에서도 탈황욜이 높은 효율적인 탈황 방법을 모색하고자 하였다.
온도에 따른 탈황의 경향을 보고자 실험을 수행하였다. 전기로의 온도를 500℃에서 1200℃까지 10 OC간격으로 실험하였다.
guide 관을 막아 실험을 하였다. 이렇게 실험을 한 이유는 앞의 실험에서 반웅물질에 흡수되는 power가 적어서 반응에 필요한 온도(1300℃이상)로올라가지 않았기 때문에 반응 후 water bath에 흡수소모시키는 마이크로웨이브를 반사시켜 재사용 하고자 하였다. 석유코크스는 12메시 이상의 4g, SiC는 20 - 36 메시 20g을 사응하였다.
제안 방법
다른 실험조건은 단순 마이크로웨이브 가열 실험과 동일하다. 1500W와 2000W에서 시간을 변화시키며 수소첨가탈 황 실험을 수행하였다.
2250W에서 반응에 소모되는 마이크로웨이브를 늘려주기 위하여 forward power meter 앞부분의 wave guide 관을 막아 실험을 하였다. 이렇게 실험을 한 이유는 앞의 실험에서 반웅물질에 흡수되는 power가 적어서 반응에 필요한 온도(1300℃이상)로올라가지 않았기 때문에 반응 후 water bath에 흡수소모시키는 마이크로웨이브를 반사시켜 재사용 하고자 하였다.
마이크로웨이브 power를 500W, 900W, 1100W, 1300W, 1500W, 2000W, 2250W로 변화시키며 수소를 첨가하였다. 수소의 양은 lu min, 질소가스의 양은 l u min으로 30분간 실험을 하였다.
마이크로웨이브 power를 500W, 900W, 1100W, 1300W, 1500W로 변화시키며 수소를 첨가하였다. 수질 소 가스의 양은 l〃min 으로 30소의 양은 분간 실험을 하였다.
마이크로웨이브를 이웅하여 탈황을 유도 하고자실험을 수행하였다. 마이크로웨이브 power는 500W, 750W, 1000W, 1250W, 1500W, 2000W, 2250W로 변화를 주었고, 질소 유량은 석유 코크스는 입경이 45-80 메시 사이를 사용하였으며 가열 매체인 SiC는 입경이 12-20 메시를 사용하였다.
반옹에 사용되는 마이크로웨이브 에너지를 축정하기 위해서 반응기외 앞에 forward 및 reflected power meter, 그리고 반옹기 뒤에 forward power meter를 장치하였다. 반옹에 사용되는 마이크로왜이브 에너지 외 계산은 마이크로웨이브 generator의 출력 power로부터 reflected 되는 pow은!.
원재료는 크기가 균일하지 않기 때문에 분쇄를 하여 체분석을 하였다. 체 분석한 석유코크스 중에 45-80메시 사이를 사웅하였다.
위와 동일한 조건으로 1503V와 2000W에서 시간의 변화에 따라 실험을 수행하였다. 시간은 30분 간격으로 1시간에서 2시간까지 변화를 주었다.
은도의 변화에 따른 탈황의 경향올 보고 마이크로웨이브 열분해 실험과 비교하기 위하여 전기로 열분해 실험을 수행하였다. 사용한 전기로의 온도 범위는 0-120(rc까지 측정이 가능하다.
대상 데이터
마이크로웨이브 power는 500W, 550W, 1000W, 1250W, 15O0W, 2000W, 2250W로 변화를 주었고, 질소 유량은 1 i /min, petcokes는 입경이 45-80 메시 사이를 사용하였고, 가열 매체인 SiC는 입경이 12-20 데시를 사용하였다. 반웅이 끝난 후 시료의 분리를 용이하게 하기 위해서 크기가 다른 시료와 가열 매체를 사용하였다
수행하였다. 마이크로웨이브 power는 500W, 750W, 1000W, 1250W, 1500W, 2000W, 2250W로 변화를 주었고, 질소 유량은 석유 코크스는 입경이 45-80 메시 사이를 사용하였으며 가열 매체인 SiC는 입경이 12-20 메시를 사용하였다. 225QW에서는 시간을 변화시키며 탈황 실험을 수행하였다.
사용하였다. 반웅이 끝난 후 시료의 분리를 용이하게 하기 위해서 크기가 다른 시료와 가열 매체를 사용하였다
다시 반웅에 사용하였다. 석유코크스는 12 메시 이상으로 4g을 SiC는 20-36 메시 20g을 사용하였다. 질소가스는 1 l/min, 수소가스도 1 //min으로 실험을 하였다
이렇게 실험을 한 이유는 앞의 실험에서 반웅물질에 흡수되는 power가 적어서 반응에 필요한 온도(1300℃이상)로올라가지 않았기 때문에 반응 후 water bath에 흡수소모시키는 마이크로웨이브를 반사시켜 재사용 하고자 하였다. 석유코크스는 12메시 이상의 4g, SiC는 20 - 36 메시 20g을 사응하였다. 나머지 조건은 앞서의실험과 동일하게 하여 실험을 수행하였다.
이론/모형
반응기 내의 은도 측정은 적외선 온도계, 독일제 HEITRONICS (model no. 20)를 사용하였다. 온도 게의 측정 범위는 600 - 2000K이다.
분석은 KSE-3706의 규격에 따라 연소용량법예의하여 분석을 하였다. 황 분석은 한국지질 자원 연구원에 의뢰하여 Fish은!* Sulfur Analyzer (model 475) 로 분석하였다.
성능/효과
마이크로웨이브 흡수 power가 1200W 이하에서는 bed 온도가 12001 이하로 낮은탈황욜을 보였다. 그러나 동일한 조건에서 전기로를 이용한 열 탈황에 비해서는 마이크로웨이브를 이 응한 열 탈황이 보다 높은 탈황을 을 보여주었다. 마이크로웨이브 가열에 수소롤 첨가하여 실험한 결과 1835W를 반응기에서 흡수를 했을 때 온도가 1450V 이상을 나타내었다.
그러나 동일한 조건에서 전기로를 이용한 열 탈황에 비해서는 마이크로웨이브를 이 응한 열 탈황이 보다 높은 탈황을 을 보여주었다. 마이크로웨이브 가열에 수소롤 첨가하여 실험한 결과 1835W를 반응기에서 흡수를 했을 때 온도가 1450V 이상을 나타내었다. 마이크로웨이브 흡수 power 1835W와 수소를 卩/min으로 첨가하며 1시간 30분을 가열한 결과 86.
마이크로웨이브 가열에 수소롤 첨가하여 실험한 결과 1835W를 반응기에서 흡수를 했을 때 온도가 1450V 이상을 나타내었다. 마이크로웨이브 흡수 power 1835W와 수소를 卩/min으로 첨가하며 1시간 30분을 가열한 결과 86.4%의 탈황을 을 나타내었다. 탈황 시간을 2시간 이상으로 늘려주면 90% 이상의 탈황율을 얻을 수 있으리라 생각된다.
마이크로웨이브를 사용하여 탈황 실험을 수행한 결과 흡수power가 1800W 이상에서는 bed 온도가 14OCTC이상으로 올라가 탈황에 충분한 조건이 되었으며, 1835W에서 2시간을 가열한 결과 68.3%의 탈황율을 얻을 수 있었다. 마이크로웨이브 흡수 power가 1200W 이하에서는 bed 온도가 12001 이하로 낮은탈황욜을 보였다.
탈황 시간을 2시간 이상으로 늘려주면 90% 이상의 탈황율을 얻을 수 있으리라 생각된다. 문헌상의 일반적인 열 탈황 또는 수첨탈황의 결과와 비교해보면 본 실험에서 사용 한 석유코크스의 입경이 월등히 크고 처리 시간이 짧음에도 불구하고 68.32%와 86.4%의탈황을을 얻은 것은 큰 수확이라 하겠다. 실제로 열 탈황의 경우 고온에서 34시간에 반응시간이 필요하고 수첨탈황의 경우 석유코크스의 평균 입경이 56 um에서 1시간 30분을 반응시켜야 약 83%의 탈황율을보인다.
후속연구
8-2%를 만족시킬 수 있어 가탄제나 희분조절제로 사용이 가능하다. 그리고 탈황시간이 2시간 이상으로 연장하면 90% 이상의 황을 제거할 수 있어 고체 윤활제나 탄소전극 등으로 사용이 가능하게 되리라 사료된다.
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