$\require{mediawiki-texvc}$

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.

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

온실가스로 인한 지구 온난화는 전 세계적인 주요 문제로 인식되고 있으며, 많은 나라들은 $CO_2$ 배출 감축을 위한 많은 노력을 하고 있다. 연소 후, 연소 전, 순산소 연소의 다양한 $CO_2$ 포집 기술들이 개발되고 있으며, 그 중 본 연구에서는 연소 전 $CO_2$ 포집 기술로서 수성가스전환반응기와 기체분리막의 융합 시스템을 고찰하였다. CO 전환율을 높이기 위해 고온 수성가스반응과 저온 수성가스반응이 결합된 2단 WGS 반응기를 사용하였고, 비다공성 Pd/Cu 분리막을 이용하여 수소를 선택적으로 분리하여 $CO_2$를 농축하였다. 연소 전 $CO_2$ 포집에서의 활용을 고려하여 65% CO, 30 % $H_2$, 5% $CO_2$의 기체 혼합물에 대한 하이브리드 시스템의 성능을 CO 전환율과 수소 분리의 측면에서 평가하였다. 공급기체유량 1000ml/min에서 수성가스 전환반응의 운전조건으로 온도는 $200-400^{\circ}C$, 압력은 0-20bar, S/C 비는 2.5-5의 영역에서 성능을 평가하였다. 2단 수성가스전환반응기에서 CO의 전환율은 최고 99.5%이었으며, Pd/Cu 분리막을 통하여 $CO_2$를 83%로 농축시켰다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Global warming due to greenhouse gas emissions is considered as a major problem worldwide, and many countries are making great efforts to reduce carbon dioxide emissions. Many technologies in post-combustion, pre-combustion and oxy-fuel combustion $CO_2$ capture have been developed. Among...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 수성가스반응에서 반응온도와 S/C ratio가 높고 주입되는 기체의 유량은 낮을수록 CO의 전환율이 상승하게 된다. 그러나 반응압력을 선정할 때 고려해야 할 중요한 조건으로 촉매의 사용 가능한 온도범위와 압력에 따른 물의 물리적 상태를 고려하여하여 한다. 압력이 10bar일 때 보다 20bar일 때 CO의 전환율은 높으나, 촉매의 내구성이 떨어진다.
  • 본 연구에서는 석탄 가스화를 통해 생성된 합성가스를 이용하여 수성가스반응의 특성과 분리막에서 수소 분리함에 따른 이산화탄소의 포집에 대하여 고찰하였다.
  • 본 연구에서는 연소전 포집 공정을 개발하기 위하여 석탄가스화에서 발생된 반응가스를 이용한 수성가스 전환반응에 대하여 실험을 수행하였다. 석탄가스화 반응시스템은 건식 가스화 방식을 선택하였다.
  • 최종적으로 수성가스(Water Gas Shift Reaction, WGS) 공정에서 발생된 수소와 이산화탄소를 수소분리막을 통한 수소 분리 및 이산화탄소 농축을 통하여 연소전 이산화탄소 포집을 수행하였다. 상기와 같은 일련의 반응시스템에 대하여 운전조건에 따른 합성가스 전환 및 이산화탄소 분리 특성에 대하여 고찰하고자 하였다.

가설 설정

  • 3vol%이하로 배출하도록 촉매사용량을 400/h로 선정하였다. 촉매의 공극률은 0.7로 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이산화탄소 포집 기술에 적용할 수 있는 방법 중 흡착, 흡수를 이용하는 방법은? 이와 같이 이산화탄소 포집 기술에 적용할 수 있는 방법에는 활성탄, Zeolite, molecular sieve 등의 고형 흡착제를 사용하여 혼합가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리 흡착하는 흡착법과 각종 용액(흡수제)을 통한 이산화탄소를 분리 흡수하는 흡수법이 있다. 그리고 연소 배가스를 냉각하여 저온에서 액화되는 이산화탄소와 액화되지 않는 기타 배가스를 기액분리 하는 심냉법과 여러 가지 특성의 membrane을 통과시켜 분리하는 막분리법 등이 대표적으로 알려져 있다[5].
석탄 가스화를 이용한 에너지 및 수소 생산 기술은 어떻게 합성가스를 생산하는가? 석탄 가스화를 이용한 에너지 및 수소 생산 기술은 석탄, 코크스 등의 고체 화석연료를 이용하여 고온, 고압 하에서 부분산화 반응으로 반응가스(수소, 산소, 수증기 등)를 생산하고 이와 같은 가스를 스팀을 이용한 화학적 반응을 통해 수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스를 생산한다. 특히 건식 석탄 가스화로 생성된 합성가스에는 일산화탄소가 비율이 60%이상을 차지하고 있어 수소의 수율을 높이기 위해 수증기 주입을 통한 수성가스(Water Gas Shift Reaction, WGS)공정이 필요로 한다[4].
석탄 가스화를 이용한 에너지 및 수소 생산 기술에서 수증기 주입을 통한 수성가스 공정이 필요한 이유는 무엇인가? 석탄 가스화를 이용한 에너지 및 수소 생산 기술은 석탄, 코크스 등의 고체 화석연료를 이용하여 고온, 고압 하에서 부분산화 반응으로 반응가스(수소, 산소, 수증기 등)를 생산하고 이와 같은 가스를 스팀을 이용한 화학적 반응을 통해 수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스를 생산한다. 특히 건식 석탄 가스화로 생성된 합성가스에는 일산화탄소가 비율이 60%이상을 차지하고 있어 수소의 수율을 높이기 위해 수증기 주입을 통한 수성가스(Water Gas Shift Reaction, WGS)공정이 필요로 한다[4].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (10)

  1. A. Brunetti, F. Scura, G. Barbieri, E. Drioli, 'Membrane technologies for $CO_2$ separation', Journal of Membrane Science, Vol.359, No.1-2, 115-125, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2009.11.040 

  2. J. G. Lee, S. H. Lee 'Coal Gasification Processes and R&D Status' Korean Industrial Chemistry News, Vol.11, No.1, 26-37, 2008. 

  3. C. K. Yi 'Advances of Carbon Capture Technology' Korean Industrial Chemistry News, Vol. 12, No.1, 30-42, 2009. 

  4. NETL, 'Hydrogen from coal program', Department of Energy, USA, 2008. 

  5. M. Kanniche, C. Boualliu, ' $CO_2$ Captur study in advanced integrated gasification combined cycle', Applied Thermal engineering, Vol. 27, 2693-2702, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2007.04.007 

  6. S. S. Hla, D. Park, G. J. Duffy, J. H. Edwards, D. G. Roberts, A. Ilyushechkin, L. D. Morpeth, and T. Nguyen, 'Kinetics of high-temperature water-gas shift reaction over two iron-based commercial catalysts using simulated coal-derived syngases', Chemical Engineering Journal, Vol. 146, 148-154, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2008.09.023 

  7. S. H. Lee, J. N. Kim, W. H. Eom, S. K. Ryi, J. S. Park, and I. H. Baek, "Development of pilot WGS/multi-layer membrane for $CO_2$ capture", The Chemical Engineering Journal Vol. 207-208, 521-525, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2012.07.013 

  8. S. H. Lee, J. N. Kim, W. H. Eom, Y. D. Ko, S. U. Hong, and I. H. Baek, "Development of water gas shift/membrane hybrid system for pre-combustion $CO_2$ capture in a coal gasification process", Energy Procedia, Vol. 4, 1139-1146, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2011.01.166 

  9. S. H. Lee, J. N. Kim, W. H. Eom, I. H. Baek, 'Hydrogen Conversion of Syngas by Using WGS Reaction in a Coal Gasifier' Transactions of the Korean hydrogen and new energy society, Vol. 24, No.1, 12-19, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.7316/KHNES.2013.24.1.012 

  10. D. W. Jeong, J. O. Shim, W. J. Jang, and H. S. Roh, "A study on Pt-Na/ $CeO_2$ catalysts for single stage water gas shift reaction", Trans. of the Korean Society of Hydrogen Energy, Vol. 23, No. 2, 111-116, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.7316/KHNES.2012.23.2.111 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

저작권 관리 안내
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