석탄을 합성석유로 전환시키는 석탄액화(CTL) 공장은 2차 세계대전시 독일 및 영국에서 가동되어 대량의 연료를 공급한 바 있다. 전후 대형 유전이 발견되어 값싼 석유가 공급되면서 CTL 공장의 운전은 중단되었다. 남아프리카공화국의 Sasol사만이 유일하게 1955년에 CTL공장의 조업을 시작하여 현재 하루 15만배럴의 석탄합성석유를 생산하고 있다. 최근 고유가가 지속되고 석유공급에 대한 불안감 때문에 여러 개의 석탄액화 프로젝트가 진행되고 있다. 중국은 2030년까지 석탄함성석유를 연간 3천만톤 (60만배럴/일) 생산할 계획을 수립하였고, 2만배럴/일 규모의 석탄직접액화공장이 2008년 완공될 예정이다. 미국에서도 8개의 CTL 프로젝트가 진행되고 있다. 호주, 필리핀, 인도네시아, 인도 등에서도 석탄액화 프로젝트를 추진하고 있다. 석유를 전량 수업하는 우리나라도 에너지안보 차원에서 CTL에 대한 접근이 필요하다. 본고에서는 석탄액화공정의 역사, 현황 및 최근 동향 그리고 향후 전망에 대하여 기술하였다.
석탄을 합성석유로 전환시키는 석탄액화(CTL) 공장은 2차 세계대전시 독일 및 영국에서 가동되어 대량의 연료를 공급한 바 있다. 전후 대형 유전이 발견되어 값싼 석유가 공급되면서 CTL 공장의 운전은 중단되었다. 남아프리카공화국의 Sasol사만이 유일하게 1955년에 CTL공장의 조업을 시작하여 현재 하루 15만배럴의 석탄합성석유를 생산하고 있다. 최근 고유가가 지속되고 석유공급에 대한 불안감 때문에 여러 개의 석탄액화 프로젝트가 진행되고 있다. 중국은 2030년까지 석탄함성석유를 연간 3천만톤 (60만배럴/일) 생산할 계획을 수립하였고, 2만배럴/일 규모의 석탄직접액화공장이 2008년 완공될 예정이다. 미국에서도 8개의 CTL 프로젝트가 진행되고 있다. 호주, 필리핀, 인도네시아, 인도 등에서도 석탄액화 프로젝트를 추진하고 있다. 석유를 전량 수업하는 우리나라도 에너지안보 차원에서 CTL에 대한 접근이 필요하다. 본고에서는 석탄액화공정의 역사, 현황 및 최근 동향 그리고 향후 전망에 대하여 기술하였다.
During the 2nd World War, several Coal-to-Liquid (CTL) plants were operated in Germany and England to convert coal to large volumes of liquid fuel. Big oil fields discovered in the Middle East after the war supplied crude oil at the low price and all CTL plants were forced to shut down. However, Sou...
During the 2nd World War, several Coal-to-Liquid (CTL) plants were operated in Germany and England to convert coal to large volumes of liquid fuel. Big oil fields discovered in the Middle East after the war supplied crude oil at the low price and all CTL plants were forced to shut down. However, South Africa (Sasol) built a CTL plant in 1955 and 2 more plants afterward and the current production of coal-derived synfuel reached 150,000 bbl/day. Recently, the sustained high crude oil price and the fear of the "peak oil" rejuvenated the interest of CTL and several CTL projects are in progress. China established a plan to build CTL plants with the total capacity of 30 million tons of synfuel per year by 2030. China is building a direct coal liquefaction plant which is scheduled to produce 20,000bbl/day of synfuel in 2008. There are 8 CTL projects in USA either in the planning stage or in the ground-breaking stage. CTL projects are also carried out in Australia, Philippines, New Zealand, Indonesia and India. Korea needs to approach the CTL project in the perspective of the national energy security. In this paper, the history, the status, current activities and the prospect of CTL are described.
During the 2nd World War, several Coal-to-Liquid (CTL) plants were operated in Germany and England to convert coal to large volumes of liquid fuel. Big oil fields discovered in the Middle East after the war supplied crude oil at the low price and all CTL plants were forced to shut down. However, South Africa (Sasol) built a CTL plant in 1955 and 2 more plants afterward and the current production of coal-derived synfuel reached 150,000 bbl/day. Recently, the sustained high crude oil price and the fear of the "peak oil" rejuvenated the interest of CTL and several CTL projects are in progress. China established a plan to build CTL plants with the total capacity of 30 million tons of synfuel per year by 2030. China is building a direct coal liquefaction plant which is scheduled to produce 20,000bbl/day of synfuel in 2008. There are 8 CTL projects in USA either in the planning stage or in the ground-breaking stage. CTL projects are also carried out in Australia, Philippines, New Zealand, Indonesia and India. Korea needs to approach the CTL project in the perspective of the national energy security. In this paper, the history, the status, current activities and the prospect of CTL are described.
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제안 방법
백만 톤 규모의 석탄 야적장 2개를 운영하면서 석탄을 잘 섞어서 회분이 일정하도록 조절하여 사용한다. 압력이 29 기압으로 조절된 회분식 가스화기 (Lurgi) 총 8(기에 의해 석탄가스화를 수행한다. 평균 크기가 30 mm인 석탄을 사용하며, 미분탄은 자체 발전용 연료로 사용한다.
대상 데이터
Sasol에서 사용하고 있는 석탄은 회분이 21%인 저급석탄이다(회분이 적은 고급 석탄은 수출). 하루에 12만 톤의 석탄을 인근의 탄광에서 채굴하여 사용한다.
Secunda의 Sasol 2 및 Sasol 3의 생산을 위해 총 1만 5천명이 고용되며, 이 중 광산인부가 6천명이다. 협력업체까지 포함하면 15만명의 고용효과가 있다.
고온 FT반응기의 생산물은 휘발유, 디젤, LPG 제트유 등의 연료와, 알코올, 케톤, 아세톤, 알파-올레핀(고분자 원료) 등의 화학제품과, 프로필렌 및 에틸렌 등의 석유화학 원료로 다양하다. 메탄이 포함된 FT 반응 폐가스를 철강회사 및 제빵회사에 기체연료로 판매한다. 암모니아를 생산하여 짐바브웨에 수출하며, 폭약도 제조한다.
확산을 초래할 것이다. 미국 에너지부(DOE)에서 2030년까지 석유를 대체하는 합성연료의 생산량을 (표 10)과 같이 예측하였다. 유가가 배럴당 60달라선을 유지하면 전 세계적으로 석탄합성석유 공장의 규모가 2030 년까지 180만배럴/일이 되고 유가가 배럴당 100달러까지 오르면 CTL 공장이 230만배럴/일까지 건설되어 운전될 것으로 예상하고 있다[10].
압력이 29 기압으로 조절된 회분식 가스화기 (Lurgi) 총 8(기에 의해 석탄가스화를 수행한다. 평균 크기가 30 mm인 석탄을 사용하며, 미분탄은 자체 발전용 연료로 사용한다. (Secunda 공장은 600MW를 자체 생산하고, 680MW는 외부에서 공급함).
적은 고급 석탄은 수출). 하루에 12만 톤의 석탄을 인근의 탄광에서 채굴하여 사용한다. 백만 톤 규모의 석탄 야적장 2개를 운영하면서 석탄을 잘 섞어서 회분이 일정하도록 조절하여 사용한다.
5/톤의 저가 석탄을 활용하여 전기와 합성석유를 동시에 생산하는 프로젝트를 추진중이다(3만배럴/일 + 560 MW). 현재 ConocoPhillips사의 가스화기 및 Rentech사의 FT 기술을 적용하여 타당성을 조사하였고 프로젝트의 비용은 약 32억달라로 추정되어 합작사를 찾고 있다.
이론/모형
이상 꾸준히 개선된 공정이다. 합성가스의 제조는 Lurgi의 고정층 가스화장치를 이용한다. 1955년 Sasolbuig 에 처음 지어진 Sasol 1은 7000배럴일 규모이고 저온에서 운전되는 FT공정이다(LTFT; low temperatxire Fischer- Tropsch).
후속연구
201년부터 하루 2만배럴의 석탄액화연료의 생산을 개시하고, 향후 하루 70만배럴까지 생산을 늘릴 예정이다.
이 합성석유/전기 동시생산 방식은 효율이 높고, 투자비가 절감되는 장점이 있다. 따라서 석탄가스화발전과 석탄 간접액화가 연계된 공장을 정유공장과 인접한 곳에 세우면 국내에서 수입 탄을 사용하여도 경제성 확보가 가능할 것이다. 국내에서 톤당 55달러의 수입석탄을 사용하는 경우 유가가 $50/배럴 이상에서 경제성이 확보된다고 예측되었다 if.
국산기술에 의하여 석탄가스화, 합성가스 정제, 합성가스 반응 촉매 및 반응기 기술이 개발되어 석탄액화공장이 상용화되면, 국내 CTL 공장 건설에 의해 에너지 안보의 확보가 가능하다. 또한 기술공급자가 부족한 상황에서 2030년까지 140-230조원으로 추정되는 CTL 시장의 일부를 우리 자체 기술로 담당할 수 있을 것이다
영국 dti(Department of Trade and Industry) Technology Status Report 010, 'Coal Liquefaction', 1999. (http://www.dti.gov.uk/energy/coal/cfft/cct/pub/tsr010.pdf)
I. Wender et al, 'Chain Growth in Fischer-Tropsch: Cobalt versus Iron', presented at CFFLS Annual Meeting, Roanoke, 2004
Ben Jager, 'Fischer-Tropsch Reactors', presented at the AiChE Meeting, March 31, 2003
Yuzhus Zhang, 'Shenhua Coal Conversion Technology and Industry Development', presented at the CTLtec 2007, March 14, 2007
Dr. Riquarts, 'Syngas Island, The Linde Group', presented at the CTLtec 2007, March 14, 2007
Minglin Zhang, 'Introduction for Coal Indirect Liquefaction Industrial Demonstration and Market Prospect Analysis for CTL Main Products of Yankuang Group Co., Ltd.' presented at the CTLtec 2007, March 14, 2007
Yong-Wang Li, 'Synfuels China and its Development in advanced CTL Process Technologies', presented at the CTLtec 2007, March 14, 2007
Annual Energy Outlook 2006, US DOE
연구보고서, 정헌 외, '석탄가스화 복합발전 사업추진을 위한 기획사업(석탄 합성석유 및 고효율 전기 동시생산)', 2006 산업자원부
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