$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

철강공정 배기가스로부터 가스 하이드레이트 형성에 미치는 촉진제의 영향
Effects of Promoter on the Formation of Gas Hydrate from Blast Furnace Gas 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.53 no.1, 2015년, pp.103 - 110  

곽계훈 (포항공과대학교 화학공학과) ,  사정훈 (포항공과대학교 화학공학과) ,  김시환 (포항산업과학연구원) ,  이보람 ,  이건홍 (포항공과대학교 화학공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 가스 하이드레이트 기술을 이용하여 철강 공정 배기가스로부터 $CO_2$를 분리하는데 사용하는 여러 촉진제의 성능을 조사하였다. 이 실험에서는 $CO_2/N_2$ 혼합가스 ($CO_2/N_2$=20/80, 40/60)와 $CO_2/N_2$ 이외에 CO, $H_2$가 첨가된 Blast furnace gas (BFG) 모델 가스를 대상 가스로 사용하였다. 촉진제로는 구조 II 하이드레이트를 형성한다고 알려진 tetrahydrofuran (THF), propylene oxide, 1,4-dioxane 를 사용하였으며, 각 가스에 대하여 촉진제를 농도별로 첨가했을 때 상평형점의 변화를 측정하였다. 상평형점은 "연속" Quartz crystal microbalance (QCM) 방식을 이용하였다. 또한, Powder X-ray diffraction (PXRD) 분석을 통하여 촉진제의 첨가가 가스 하이드레이트 구조에 미치는 영향을 알아보았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this work, the performance of various promoters was investigated used in $CO_2$ separation from the gases emitted from steel-making process using gas hydrate technology. The studied promoters are tetrahydrofuran (THF), propylene oxide and 1,4-dioxane, which are all expected to form a s...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 실제로 제철소에서 배출되는 BFG 가스의 조성은 제철소마다 다소 차이가 있으며, 정확한 세부 조성은 기업비밀에 속한다. 따라서 본 연구에서는 실제 BFG 가스와 비슷한 조성인 BFG 모델 가스를 대상으로 촉진제의 영향을 확인하였다. 실험 결과 BFG 모델 가스에서도 촉진제의 효과는 THF > propylene oxide > 1,4-dioxane 순으로 나타났다.
  • 를 분리하는 공정을 설계하기 위해서는 삼상평형 데이터가 필요하다. 본 연구에서는 CO2/N2 혼합가스 및 BFG 모델 가스를 대상으로 하여, 가스 하이드레이트 촉진제가 삼상평형에 미치는 영향을 측정하였다. 촉진제로는 THF, propylene oxide 및 1,4-dioxane를 사용하였는데, THF가 상대적으로 가장 촉진 효과가 컸으며, 1,4-dioxane이 가장 촉진 효과가 작았다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산업 부문에서 CO2의 배출을 감소시키는 이상적인 방법은 무엇인가? CO2의 배출을 감소시키는 이상적인 방법은 공정에서의 에너지 효율을 높이는 것이다. 그러나, 철강 공정은 다른 산업 공정과 비교하면 에너지 효율이 현저히 높은 수준이기 때문에, 에너지 효율 개선에 따른 CO2 배출 감소는 기대하기 어려우므로 분리 회수하는 것이 합리적이다.
철강 공정의 온실가스 배충량은 어느정도를 차지하고 있는가? 산업 부문은 CO2 배출량 중 큰 비중을 차지한다. 산업 부문 중에서도 철강 공정은 전 세계 온실가스 배출량의 3.15%, 산업부문의 15%를 차지하고 있다. 이에 더하여, BRICs라 불리는 주요 개발 도상국인 브라질, 러시아, 인도, 중국에서는 철강 수요가 꾸준히 증가하고 있어, 철강 생산에 따른 CO2 발생량은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.
Blast Furnace Gas로 부터 CO2를 분리하는 기술로는 무엇들이 있는가? 철강 공정에서는 Blast Furnace Gas (BFG)라는 배기가스가 발행하는데 주로 CO2/N2 이외에 CO, H2 등이 포함된 복잡한 조성의 혼합가스다. BFG로부터 CO2를 분리하는 기술로는 냉동 증류, 분별 흡착, 가스 흡수, 막 공정 등[4]이 있으며 가스 하이드레이트를 이용한 기술도 제시된 바 있다[5,6]. 
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (45)

  1. https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1. 

  2. Association, W. S., "World Steel in Figures 2008. Brussels: World steel association," (2008). 

  3. http://www.gir.go.kr/og/hm/ic/g/OGHMICG010M.do?year2012&headerValue04&leftValue02. 

  4. http://www.ieagreen.org.uk/sr2p.htm. 

  5. Kang, S.-P. and Lee, H., "Recovery of $CO_2$ from Flue Gas Using Gas Hydrate: Thermodynamic Verification Through Phase Equi-Librium Measurements," Environ. Sci. Technol., 34, 4397(2000). 

  6. Lee, B. R., Ryu, J.-H., Han, K., Park, D.-H., Lee, K.-H. and Lee, I.-B., "Recent Research Trends on Separation of $CO_2$ Emitted From Steelmaking Process using Gas Hydrate Technology," Korean Chem. Eng. Res., 48, 232(2010). 

  7. Sloan Jr, E. D. and Koh, C., Clathrate Hydrates of Natural Gases, CRC press(2007). 

  8. Seo, Y.-T., Kang, S.-P. and Lee, H., "Experimental Determination and Thermodynamic Modeling of Methane and Nitrogen Hydrates in the Presence of THF, Propylene oxide, 1, 4-dioxane and Acetone," Fluid Phase Equilib., 189, 99(2001). 

  9. Saito, Y., Kawasaki, T., Kondo, T. and Hiraoka, R., "Methane Storage in Hydrate Phase with Water Soluble Guests," Proceeding of the Second International Conference on Gas Hydrate, Toulouse, France, pp. 459-465(1996). 

  10. Maekawa, T., "Equilibrium Conditions of Clathrate Hydrates Formed from Carbon Dioxide and Aqueous Acetone Solutions," Fluid Phase Equilib., 303, 76(2011). 

  11. Seo, Y., Kang, S.-P., Lee, S. and Lee, H., "Experimental Measurements of Hydrate Phase Equilibria for Carbon Dioxide in the Presence of THF, Propylene Oxide, and 1, 4-dioxane," J. Chem. Eng. Data, 53, 2833(2008). 

  12. Mohammadi, A. H., Martinez-Lopez, J. F. and Richon, D., "Determining Phase Diagrams of Tetrahydrofuran + Methane, Carbon Dioxide or Nitrogen Clathrate Hydrates Using an Artificial Neural Network Algorithm," Chem. Eng. Sci., 65, 6059(2010). 

  13. Strobel, T. A., Koh, C. A. and Sloan, E. D., "Thermodynamic Predictions of Various Tetrahydrofuran and Hydrogen Clathrate Hydrates," Fluid Phase Equilib., 280, 61(2009). 

  14. Yoon, J.-H., "A Theoretical Prediction of Cage Occupancy and Heat of Dissociation of THF- $CH_4$ Hydrate," Korean J. Chem. Eng., 29, 1670(2012). 

  15. Fan, S., Liang, D. and Guo, K., "HydrRAate Equilibrium Conditions for Cyclopentane and a Quaternary Cyclopentane-rich Mixture," J. Chem. Eng. Data, 46, 930(2001). 

  16. Trueba, A. T., Rovetto, L. J., Florusse, L. J., Kroon, M. C. and Peters, C. J., "Phase Equilibrium Measurements of Structure II Clathrate Hydrates of Hydrogen with Various Promoters," Fluid Phase Equilib., 307, 6(2011). 

  17. Zhang, J. and Lee, J. W., "Equilibrium of Hydrogen + Cyclopentane and Carbon Dioxide + Cyclopentane Binary Hydrates," J. Chem. Eng. Data, 54, 659(2008). 

  18. Zhang, J. and Lee, J. W., "Enhanced Kinetics of $CO_2$ Hydrate Formation Under Static Conditions," Ind. Eng. Chem. Res., 48, 5934(2008). 

  19. Mohammadi, A. H. and Richon, D., "Phase Equilibria of Clathrate Hydrates of Methyl Cyclopentane, Methyl Cyclohexane, Cyclopentane or Cyclohexane + Carbon Dioxide," Chem. Eng. Sci., 64, 5319(2009). 

  20. Lim, Y.-A., Babu, P., Kumar, R. and Linga, P., "Morphology of Carbon Dioxide-hydrogen-cyclopentane Hydrates with or Without Sodium Dodecyl Sulfate," Crystal Growth & Design 13, 2047(2013). 

  21. Shimada, W., Ebinuma, T., Oyama, H., Kamata, Y., Takeya, S., Uchida, T., Nagao, J. and Narita, H., "Separation of Gas Molecule Using Tetra-n-butyl Ammonium Bromide Semi-clathrate Hydrate Crystals," Jpn. J. Appl. Phys., 42, L129(2003). 

  22. Kamata, Y., Oyama, H., Shimada, W., Ebinuma, T., Takeya, S., Uchida, T., Nagao, J. and Narita, H., "Gas Separation Method Using Tetra-n-butyl Ammonium Bromide Semi-clathrate Hydrate," Jpn. J. Appl. Phys., 43, 362(2004). 

  23. Shin, K., Kim, Y., Strobel, T. A., Prasad, P., Sugahara, T., Lee, H., Sloan, E. D., Sum, A. K. and Koh, C. A., "Tetra-n-butylammonium Borohydride Semiclathrate: A Hybrid Material for Hydrogen Storage," J. Phys. Chem. A, 113, 6415(2009). 

  24. Acosta, H. Y., Bishnoi, P. R. and Clarke, M. A., "Experimental Measurements of the Thermodynamic Equilibrium Conditions of Tetra-n-butylammonium Bromide Semiclathrates Formed from Synthetic Landfill Gases," J. Chem. Eng. Data, 56, 69(2010). 

  25. Lee, S., Lee, Y., Park, S. and Seo, Y., "Phase Equilibria of Semiclathrate Hydrate for Nitrogen in the Presence of Tetra-n-Butylammonium Bromide and Fluoride," J. Chem. Eng. Data, 55, 5883 (2010). 

  26. Chapoy, A., Gholinezhad, J. and Tohidi, B., "Experimental Clathrate Dissociations for the Hydrogen + Water and Hydrogen + Tetrabutylammonium Bromide + Water Systems," J. Chem. Eng. Data, 55, 5323(2010). 

  27. Li, G., Liu, D. and Xie, Y., "Study on Thermal Properties of TBAB-THF Hydrate Mixture for Cold Storage by Dsc," J. Therm. Anal. Calorim., 102, 819(2010). 

  28. Oshima, M., Shimada, W., Hashimoto, S., Tani, A. and Ohgaki, K., "Memory Effect on Semi-clathrate Hydrate Formation: A Case Study of Tetragonal Tetra-n-butyl Ammonium Bromide Hydrate," Chem. Eng. Sci., 65, 5442(2010). 

  29. Rodionova, T., Komarov, V., Villevald, G., Aladko, L., Karpova, T. and Manakov, A., "Calorimetric and Structural Studies of Tetrabutylammonium Chloride Ionic Clathrate Hydrates," J. Phys. Chem. B, 114, 11838(2010). 

  30. Deschamps, J. and Dalmazzone, D., "Hydrogen Storage in Semiclathrate Hydrates of Tetrabutyl Ammonium Chloride and Tetrabutyl Phosphonium Bromide," J. Chem. Eng. Data, 55, 3395(2010). 

  31. Li, S., Fan, S., Wang, J., Lang, X. and Wang, Y., "Semiclathrate Hydrate Phase Equilibria for $CO_2$ in the Presence of Tetra-n-Butyl Ammonium Halide (bromide, chloride, or fluoride)," J. Chem. Eng. Data, 55, 3212(2010). 

  32. Sun, Z.-G. and Sun, L., "Equilibrium Conditions of Semi-clathrate Hydrate Dissociation for Methane + Tetra-n-butyl Ammonium Bromide," J. Chem. Eng. Data, 55, 3538(2010). 

  33. Li, X.-S., Xu, C.-G., Chen, Z.-Y. and Wu, H.-J., "Tetra-n-butyl Ammonium Bromide Semi-clathrate Hydrate Process for Post-combustion Capture of Carbon Dioxide in the Presence of Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride," Energy, 35, 3902(2010). 

  34. Li, X.-S., Xia, Z.-M., Chen, Z.-Y., Yan, K.-F., Li, G. and Wu, H.- J., "Equilibrium Hydrate Formation Conditions for the Mixtures of $CO_2$ + $H_2$ + Tetrabutyl Ammonium Bromide," J. Chem. Eng. Data, 55, 2180(2009). 

  35. Mayoufi, N., Dalmazzone, D., Furst, W., Delahaye, A. and Fournaison, L., " $CO_2$ Enclathration in Hydrates of Peralkyl-(ammonium/ phosphonium) Salts: Stability Conditions and Dissociation Enthalpies," J. Chem. Eng. Data, 55, 1271(2009). 

  36. Makino, T., Yamamoto, T., Nagata, K., Sakamoto, H., Hashimoto, S., Sugahara, T. and Ohgaki, K., "Thermodynamic Stabilities of Tetra-n-butyl Ammonium Chloride + $H_2$ , $N_2$ , $CH_4$ , $CO_2$ , or $C_2H_6$ Semiclathrate Hydrate Systems," J. Chem. Eng. Data, 55, 839 (2009). 

  37. Deschamps, J. and Dalmazzone, D., "Dissociation Enthalpies and Phase Equilibrium for TBAB Semi-clathrate Hydrates of $N_2$ , $CO_2$ , $N_2$ + $CO_2$ and $CH_4$ + $CO_2$ ," J. Therm. Anal. Calorim., 98, 113(2009). 

  38. Fan, S., Li, S., Wang, J., Lang, X. and Wang, Y., "Efficient Capture of $CO_2$ from Simulated Flue Gas by Formation of TBAB or TBAF Semiclathrate Hydrates," Energy Fuels, 23, 4202(2009). 

  39. Lee, B. R., Sa, J.-H., Park, D.-H., Cho, S., Lee, J., Kim, H.-J., Oh, E., Jeon, S., Lee, J. D. and Lee, K.-H., "Continuous" Method for the Fast Screening of Thermodynamic Promoters of Gas Hydrates Using a Quartz Crystal Microbalance," Energy Fuels, 26, 767(2011). 

  40. Sa, J.-H., Kwak, G.-H., Lee, B. R., Park, D.-H., Han, K. and Lee, K.-H., "Hydrophobic Amino Acids as a New Class of Kinetic Inhibitors for Gas Hydrate Formation," Scientific Reports, 3 (2013). 

  41. Seo, Y.-T. and Lee, H., "Structure and Guest Distribution of the Mixed Carbon Dioxide and Nitrogen Hydrates as Revealed by X-ray Diffraction and 13c Nmr Spectroscopy," J. Phys. Chem. B, 108, 530(2004). 

  42. Florusse, L. J., Peters, C. J., Schoonman, J., Hester, K. C., Koh, C. A., Dec, S. F., Marsh, K. N. and Sloan, E. D., "Stable Low-pressure Hydrogen Clusters Stored in a Binary Clathrate Hydrate," Science, 306, 469 (2004). 

  43. Alavi, S., Susilo, R. and Ripmeester, J. A., "Linking Microscopic Guest Properties to Macroscopic Observables in Clathrate Hydrates: Guest-host Hydrogen Bonding," J. Chem. Phys., 130, 174501(2009). 

  44. Van Cleeff, A. and Diepen, G., "Gas Hydrates of Nitrogen and Oxygen Ii," Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas 84, 1085(1965). 

  45. Adisasmito, S., Frank III, R. J. and Sloan Jr, E. D., "Hydrates of Carbon Dioxide and Methane Mixtures," J. Chem. Eng. Data, 36, 68(1991). 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로