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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 CO2 흡수-재생 연속운전 실험 장치에서 52시간 동안의 흡수-재생 연속운전을 수행한 흡수반응 후 및 재생반응 후 흡수제를 채취하여 준비하였으며 실험에 사용하기 전 초기 흡수제를 함께 준비하여 추가적인 재생반응에 의해 초기, 흡수 후 및 재생 후 흡수제의 반응성을 해석하고자 하였다.
제안 방법
- 10 MW 급 연소 후 건식 CO2 포집 플랜트의 성능개선을 위해 초기 흡수제의 흡수능에 비해 실제 공정에서 활용되는 CO2 흡수 능력이 저하되는 원인을 확인하고, 최적 운전을 위한 적정 H2O/CO2 몰 비를 확인하고, 최적 재생반응 온도를 선정하고자 하였다.
- 5) 추가적인 재생반응 동안 배출되는 CO2 및 H2O양을 기준으로 H2O/CO2 몰 비를 해석하였다.
- CO2 파과실험은 내경 0.05 m, 높이 0.8 m의 석영(quartz) 반응기에서 수행하였으며 반응기에 흡수제를 투입하고 70°C에서 CO2 0.3 Nl/min, N2 2.3 Nl/min을 주입하였고 bubbler를 이용하여 수분을 주입하였다.
- CO2 흡수반응 실험 장치를 사용하여 더 이상 CO2를 흡수하지 않을 때 까지 파과실험을 수행하였으며 이 흡수제는 초기 흡수제의 최대 CO2 흡수 능력까지 강제적으로 CO2를 흡수한 시료로 고려하였으며 흡수제의 이름에 “fully saturated sorbent”를 의미하는 “F”를 추가하여 P2-15F로 표시하였다.
- Fig. 3에 나타난 바와 같이 해당 온도구간에서 시간에 따라 측정된 CO2 농도를 알고 있고 주입되는 기체유량(질소 2 Nl/min)을 알고 있으므로 이를 기준으로 물질수지를 해석하여 단위시간당 배출되는 CO2 유량을 계산할 수 있었으며 이를 적분하여 해당 온도구간에서 배출되는 총 CO2 몰수를 계산하였다. 한편, 해당 온도구간에서 입자의 무게가 감소하는 이유는 흡수제의 재생반응에 의해 CO2와 H2O가 배출되기 때문이며 CO2 농도 분석에 의해 배출되는 CO2 몰수를 알고 있으므로 총 무게변화량에서 CO2의 무게를 제외한 값을 H2O의 배출무게로 판단하였으며 이를 바탕으로 해당 온도구간에서 배출되는 H2O 몰수를 계산하였다.
- P2-15 초기 흡수제를 사용하여 50 Nm3/hr급 CO2 흡수-재생 연속운전 실험 장치에서 52시간 동안의 연속운전을 수행하였으며, 연속운전 후 흡수반응기 후단의 사이클론과 재생반응기 하부 흡수제 냉각기에서 흡수제를 채취하여 각각 흡수반응 후의 대표시료, 재생반응 후의 대표시료로 준비하였다.
- Table 1에 나타낸 세 가지 흡수제에 대해 고온 유동층 반응기에서 반응온도를 변화시켜가면서 추가적인 재생반응을 수행하였다. 유동화 기체로는 불활성 기체인 질소를 2 Nl/min의 유량으로 주입하였다.
- 각 온도구간에서 반응이 종료되면 다음 온도구간으로 온도를 상승시키면서 최종 온도 650°C까지 반복적으로 재생반응을 수행하였다.
- 결과적으로 흡수반응 후 흡수제의 CO2 흡수능이 감소하는 이유로는 가정 1)～3)까지를 고려할 수 있으며, 이에 대해 추가적으로 해석하고자 재생반응을 거친 후 흡수제에 대해서도 재생반응을 수행하여 반응성 변화를 해석하였다.
- 기포유동층 형태의 주 반응기는 내경 0.05 m, 총 높이 0.8 m의 SUS310S로 제작하였으며, 유동화 기체는 가스미터로 보정된 질량유량계를 통해 반응기 하부에서 0.005 m 높이에 삽입된 기체분사관(sparger)을 통해 주입하였다. 유동화 기체로는 질소를 사용하였다.
- 5 m 구간은 무게감량 측정과정에서 발생할 수 있는 외부 진동을 최소화하기 위해 Tygon tube를 사용하여 연결하였다. 먼저 입자 500 g을 반응기에 장입한 후 투입구 부분에 개스킷과 플랜지를 체결하여 반응기 내부와 외부의 기체 누설을 완전히 차단하였다. 반응기를 지지대(tripod)에 설치한 후 지지대를 전자저울위에 설치하여 반응기가 전기히터 내부에 닿지 않으면서 실험 과정 동안에 반응기와 내부의 고체무게를 합한 무게가 연속적으로 저울에 의해 측정되도록 하였다.
- 유동화 기체로는 질소를 사용하였다. 반응기 바닥을 기준으로 상부방향으로 0.05 m와 0.65 m에 위치한 압력탭을 이용하여 유동층 내부의 차압을 측정하였다. 유동층 내부의 온도는 반응기 상부로부터 열전대(K-type)를 삽입하여 반응기 바닥으로부터 높이 0.
- 먼저 입자 500 g을 반응기에 장입한 후 투입구 부분에 개스킷과 플랜지를 체결하여 반응기 내부와 외부의 기체 누설을 완전히 차단하였다. 반응기를 지지대(tripod)에 설치한 후 지지대를 전자저울위에 설치하여 반응기가 전기히터 내부에 닿지 않으면서 실험 과정 동안에 반응기와 내부의 고체무게를 합한 무게가 연속적으로 저울에 의해 측정되도록 하였다. 반응온도는 상온부터120, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650°C로 증가시켰으며 각 온도구간에서 기체 분석기에서 측정된 CO2가 증가한 후 감소하여 더 이상 CO2가 검출되지 않으며 전자저울에서 측정한 무게가 감소한 후 더 이상 변화가 없을 때를 각 온도구간의 반응 종료 시점으로 고려하였다.
- 유동화 기체로는 불활성 기체인 질소를 2 Nl/min의 유량으로 주입하였다. 반응기에 질소를 주입하기 위하여 질소 실린더와 MFC를 연결하였으며 MFC 후단은 1/4 inch SUS316 재질의 배관라인을 연결하였고, 반응기와 연결되기 전 0.5 m 구간은 무게감량 측정과정에서 발생할 수 있는 외부 진동을 최소화하기 위해 Tygon tube를 사용하여 연결하였다. 먼저 입자 500 g을 반응기에 장입한 후 투입구 부분에 개스킷과 플랜지를 체결하여 반응기 내부와 외부의 기체 누설을 완전히 차단하였다.
- 반응온도는 상온부터120, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650°C로 증가시켰으며 각 온도구간에서 기체 분석기에서 측정된 CO2가 증가한 후 감소하여 더 이상 CO2가 검출되지 않으며 전자저울에서 측정한 무게가 감소한 후 더 이상 변화가 없을 때를 각 온도구간의 반응 종료 시점으로 고려하였다.
- 65 m에 위치한 압력탭을 이용하여 유동층 내부의 차압을 측정하였다. 유동층 내부의 온도는 반응기 상부로부터 열전대(K-type)를 삽입하여 반응기 바닥으로부터 높이 0.1, 0.5 m의 두 지점에서 측정하였다. 전기히터는 최대 950°C까지 승온 시킬 수 있도록 설계 되었으며, 온도제어는 반응기 내부 2곳과 히터외부온도 중 선택하여 운전할 수 있다.
- 유동층 반응기에서 배출되는 기체농도의 분석을 위해 온라인 기체분석기(Hartmann & Braun Co., Advaned Optima)를 사용하였으며 CO, CO2, H2, CH4, O2, NO의 농도를 실시간으로 측정 및 기록하였다.
- 몰 비를 확인하고, 최적 재생반응 온도를 선정하고자 하였다. 이를 위해 P2-15 흡수제를 대상으로 초기 흡수제의 파과실험에 의해 최대로 CO2를 흡수한 초기 흡수제, 연속운전 실험 후 흡수반응기에서 채취된 흡수제 및 재생반응기에서 채취된 흡수제를 사용하여 온도를 상승시켜가며 추가적인 재생반응을 수행하였으며 각온도구간에서 배출되는 CO2및 H2O의 양, H2O/CO2몰 비 및 동적흡수능을 해석하였으며 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다.
- 3에 나타난 바와 같이 해당 온도구간에서 시간에 따라 측정된 CO2 농도를 알고 있고 주입되는 기체유량(질소 2 Nl/min)을 알고 있으므로 이를 기준으로 물질수지를 해석하여 단위시간당 배출되는 CO2 유량을 계산할 수 있었으며 이를 적분하여 해당 온도구간에서 배출되는 총 CO2 몰수를 계산하였다. 한편, 해당 온도구간에서 입자의 무게가 감소하는 이유는 흡수제의 재생반응에 의해 CO2와 H2O가 배출되기 때문이며 CO2 농도 분석에 의해 배출되는 CO2 몰수를 알고 있으므로 총 무게변화량에서 CO2의 무게를 제외한 값을 H2O의 배출무게로 판단하였으며 이를 바탕으로 해당 온도구간에서 배출되는 H2O 몰수를 계산하였다.
- 흡수제의 파과를 확인하기 위해 온라인 기체분석기를 사용하여 실시간으로 CO2 농도를 측정하였으며 배출되는 CO2 농도가 증가한 후 11%를 유지할 때 흡수제가 파과된 것으로 고려하여 실험을 종료하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 한전전력연구원에서 대량으로 제조하여 공급된 P2-15 흡수제를 사용하였다. P2-15 흡수제의 K2CO3 함량은 35 wt.
- 005 m 높이에 삽입된 기체분사관(sparger)을 통해 주입하였다. 유동화 기체로는 질소를 사용하였다. 반응기 바닥을 기준으로 상부방향으로 0.
- 1에는 본 연구에서 CO2 흡수제의 온도별 재생반응 실험에 사용된 고온 유동층 반응기의 개략도를 나타내었다. 전체 실험장치는 기포유동층 형태의 주반응기, 반응기체 주입을 위한 질량유량계(MFC)와 MFC controller 등의 기체 주입장치, 반응기 내부온도제어를 위한 매몰식 전기히터 및 온도조절기, 반응기 내부온도 측정을 위한 열전대(thermocouple, K-type)와 온도표시기, 반응기 내부의 압력 측정을 위한 차압형 압력 변환기와 압력표시기, 무게감량 측정을 위한 전자저울, 전기히터에 닿지 않고 반응기를 저울위에 세울 수 있는 지지대(tripod) 및 전체 반응기의 제어 및 데이터 수집을 위한 PLC 및 PC 등으로 구성되어 있다.
성능/효과
- %(이론적 CO2 흡수능력은 2.53 gmol-CO2/kg sorbent)이며, 입자크기는 31～210 μm 범위이고 벌크밀도는 969 kg/m3으로 측정되었다.
- 1) 초기 흡수제의 경우에도 CO2를 흡수한 후 200°C까지 재생반응을 수행할 경우 초기에 흡수한 CO2와 H2O를 모두 배출할 수 없으며, 일부는 재생되지 않고 흡수제 내부에 남아있는 것으로 나타났으며, 이로 인해 초기 흡수제의 흡수 능력을 모두활용하기 어려운 것으로 나타났다.
- 2) 연속운전 실험 장치에서 흡수반응을 거친 흡수제의 경우 초기 흡수제에 비해 CO2 흡수 능력이 감소하였다.
- 3) 초기 흡수제, 흡수반응 후 및 재생반응 후 흡수제 모두 200°C에서 추가적인 재생반응을 수행하는 경우 일부는 재생되지 않고 흡수제 내부에 남아있었으며 그 양은 세 조건의 흡수제에 대해 모두동일하게 나타나 재생온도의 제약에 의해 일부 CO2 및 H2O는 흡수제 내부에 남아있는 채로 유지되는 것으로 사료되었다.
- 06kg-CO2/kg-sorbent) 유지되었다. 이와 같은 현상이 발생하는 원인으로는 1) 흡수반응기에서 흡수제의 CO2 흡수반응이 원활하게 일어나지 않은 경우, 2) 재생반응기에서 흡수제의 재생이 원활하게 일어나지 않은 경우, 3) 흡수 또는 재생반응 과정에서 식 (1) 및 (2)와는 다른 새로운 반응이 일어날 수 있는 물질로 변화되어 흡수제의 반응성이 저하되는 경우, 4) 연소배가스와 함께 주입되는 SOx 성분에 의해 흡수제가 피독 되어 성능이 저하되는 경우 등을 고려할 수 있다. 또한 K-계열 CO2 흡수제의 반응식으로 식 (1)과 같이 1몰의 CO2를 흡수하기 위해 1몰의 물이 필요한 반응을 고려하고 있으나 실제 연속운전 실험결과 주입되는 CO2에 비해 과량의 H2O를 주입할 경우 흡수효율이 상승하는 결과가 나타났다.
- 06kg-CO2/kg-sorbent) 유지되었다. 이와 같은 현상이 발생하는 원인으로는 1) 흡수반응기에서 흡수제의 CO2 흡수반응이 원활하게 일어나지 않은 경우, 2) 재생반응기에서 흡수제의 재생이 원활하게 일어나지 않은 경우, 3) 흡수 또는 재생반응 과정에서 식 (1) 및 (2)와는 다른 새로운 반응이 일어날 수 있는 물질로 변화되어 흡수제의 반응성이 저하되는 경우, 4) 연소배가스와 함께 주입되는 SOx 성분에 의해 흡수제가 피독 되어 성능이 저하되는 경우 등을 고려할 수 있다. 또한 K-계열 CO2 흡수제의 반응식으로 식 (1)과 같이 1몰의 CO2를 흡수하기 위해 1몰의 물이 필요한 반응을 고려하고 있으나 실제 연속운전 실험결과 주입되는 CO2에 비해 과량의 H2O를 주입할 경우 흡수효율이 상승하는 결과가 나타났다.
- 4) 연속운전 실험 장치에서 CO2 흡수-재생 연속반응을 거친 후 재생반응기에서 채취된 흡수제의 경우 200°C까지의 추가적인 재생반응 동안 배출되는 CO2와 H2O의 양이 매우 적게 나타나 연속운전 실험 장치에서 재생반응은 충분이 일어난 것으로 확인되었다.
- 6) P2-15 흡수제의 동적흡수능은 200°C의 온도구간까지 직선적으로 증가한 후 크게 증가하지 않는 경향을 나타내어 연속적으로 흡수제가 순환하면서 흡수-재생 반응을 반복하는 경우, 재생반응기는 200～250°C 범위에서 조업하는 것이 유리한 것으로 나타났다.
- 3(b), (d))를 확대하여 나타내었다. Fig. 2에 나타난바와 같이 단계적으로 온도를 상승시킬 수 있었으며 Fig. 3에 나타난 바와 같이 시간이 경과함에 따라 온도가 증가하면서 흡수제에 포함되어 있는 CO2가 배출되어 기체 분석기에서 측정된 CO2 농도가 증가한 후, 그 온도에서 더 이상 재생반응이 일어나지 않으면 CO2 농도가 감소하여 0에 접근하는 경향을 나타내었다. 또한 입자 무게의 경우 재생반응에 의해 CO2와 H2O가 배출되어 시간이 경과함에 따라 감소한 후 일정해지는 경향을 나타내었다.
- Fig. 4부터 6까지를 함께 고려하면, 초기 흡수제(P2-15F), 연속반응 후 흡수반응기에서 채취한 흡수제(P2-15A) 및 연속반응 후 재생반응기에서 채취한 흡수제(P2-15R) 모두0.56～0.59 gmol-CO2/kg-sorbent에 해당하는 CO2는 200°C의 재생온도에서는 재생할 수 없었으며 흡수제에 포함된 채 흡수-재생 반응기 사이를 순환하는 것으로 나타났다.
- Fig. 4와 5를 비교하면 P2-15F와 P2-15A 흡수제 모두200°C에서 재생할 경우 완전한 재생반응이 일어나지 않았으며 재생되지 않는 CO2 량이 유사하게 나타났다(P2-15F=0.59, P2-15A=0.58 gmol-CO2/kg-sorbent).
- SOx가 포함되지 않은 모사가스를 사용하였음에도 불구하고 흡수반응 후 흡수제의 CO2 흡수 능력이 감소하는 것으로 미루어 SOx 성분에 의한 피독의 영향 보다는 다른 원인이 있는 것으로 예측되었다.
- 결과적으로 200°C에서 재생반응을 수행할 경우, 충분한 CO2 흡수를 위해서는 양론적으로 필요한 H2O/CO2 비인 1 보다 더 많은 양의 H2O를 주입해야 하는 것으로 나타났으며 식 (1) 이외의 다른 반응이 일어난다는 것을 알 수 있었다.
- 결과적으로 온도가 증가함에 따라 낮은 온도에서 H2O를 쉽게 배출한 후 200°C 이전에 대부분의 H2O가 배출되는 것으로 나타났다.
- 결과적으로 초기 흡수제가 120°C까지의 온도범위에서 대부분의 H2O가 배출되는 것에 비해 연속운전 실험 후 흡수반응을 마친 흡수제의 경우 H2O가 더 높은 온도에서 배출되는 것으로 나타났다.
- 6에 나타난 바와 같이 재생반응 후 채취한 흡수제에 대해 충분한 시간 동안 연속운전 실험장치의 재생온도와 동일한 온도인 200°C에서 재생반응을 수행한 결과 CO2 배출량이 매우 낮게 나타난 것으로 미루어 연속운전 장치에서 재생반응은 충분히 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 결과적으로 초기 흡수제에 비해 감소한 원인 중 연속운전 실험 장치에서 재생반응이 충분하게 일어나지 않은 경우는 제외할 수 있었으며 결과적으로 연속운전 실험 장치에서 흡수반응이 충분하게 일어나지 않는 경우와 흡수 또는 재생반응 과정에서 K2CO3와 KHCO3로 변화되는 반응 이외에 새로운 반응이 일어나는 경우를 의심할 수 있다.
- 결과적으로 초기 흡수제와 연속반응을 거친 흡수제 모두200°C에서 재생반응을 수행한 경우 흡수제에 포함된 일부 CO2는 완전히 재생되지 못하고 흡수제에 포함된 채 흡수-재생 반응기 사이를 순환하는 것으로 나타났다.
- 결과적으로 초기 흡수제의 경우, 초기에 흡수제 1 kg 당2.19 gmol의 CO2를 흡수할 수 있으나, 재생반응을 200°C에서 수행할 경우 초기에 흡수한 CO2를 모두 배출할 수 없으며, 일부(2.19-1.60=0.59 gmol- CO2/kg-sorbent)의 CO2는 재생되지 않고 흡수제 내부에 남아있는 것으로 사료되었다.
- 결과적으로 흡수-재생 반응기 사이에서 연속적으로 흡수제가 순환하면서 흡수-재생 반응을 반복하는 경우, 재생반응기는 200～250°C 범위에서 조업하는 것이 유리하며 그 이상 온도를 상승시키는 경우 동적흡수능의 증가는 없는 것으로 나타났다.
- 그림에서 x축은 재생반응의 온도구간을 의미하며, y축은 해당온도구간까지 단위 무게(1 kg)의 시료에서 배출된 CO2의 누적 몰수를 표시하였다. 그림에 나타난 바와 같이 온도가 증가함에 따라 배출되는 누적 CO2가 증가하는 경향을 나타내었으며 최종적으로 배출된 누적 CO2몰수는 2.19 gmol-CO2/kg-sorbent로 나타났다. 즉, 650°C까지 온도를 상승시키면서 재생반응을 수행하였을 때 CO2 흡수제에 포함된 CO2가 모두 배출되는 것으로 가정하면 초기 P2-15 흡수제의 최대 CO2 흡수 능력은 2.
- 또한 650°C까지 온도를 상승시키는 경우에도 배출된 누적 CO2는 1.56 gmol-CO2/kg-sorbent로 나타나 초기 흡수제에 비해 흡수제가 재생반응 동안 배출하는 CO2 량이 감소하는 경향을 나타내었다.
- 또한 K-계열 CO2 흡수제의 반응식으로 식 (1)과 같이 1몰의 CO2를 흡수하기 위해 1몰의 물이 필요한 반응을 고려하고 있으나 실제 연속운전 실험결과 주입되는 CO2에 비해 과량의 H2O를 주입할 경우 흡수효율이 상승하는 결과가 나타났다.
- 또한, 모든 온도구간에서 초기 흡수제(P2-15F)에 비해 CO2 흡수-재생 연속반응을 거친후 흡수반응기에서 채취된 흡수제(P2-15A)의 경우 재생반응 동안 배출되는 누적 CO2 몰수가 낮게 나타났으며, 이로 미루어 흡수반응 과정에서 흡수하는 CO2의 양이 초기 흡수제에 비해 감소하는 것을 알 수 있었다.
- 먼저 열중량분석기를 이용하여 초기 흡수제에 대해 측정한 초기 CO2 흡수제의 흡수능력(0.1～0.2kg-CO2/kg-sorbent)8-11)에 비해 실제 공정에서 연속운전 시 흡수제의 이용률이 낮게(0.03～0.06kg-CO2/kg-sorbent) 유지되었다.
- O가 더 높은 온도에서 배출되는 것으로 나타났다. 이와 같은 경향으로 미루어 흡수-재생 연속운전 과정에서 흡수제의 성상이 변화되었으며 초기 흡수제에 비해 연속운전 후 흡수제의 경우 흡수제에서 H2O를 제거하기 위해 더 높은 온도(더 많은 에너지)가 필요하며, 초기 흡수제에 비해 흡수제에 포함된 성분과 H2O와의 결합이 더 강한 새로운 물질이 생성되었음을 유추할 수 있었다.
- 이와 같이 연속운전 장치에서 재생반응을 마친 CO2 흡수제(P2-15R)에 대해 200°C까지의 추가적인 재생반응 과정에서 배출되는 CO2가 매우 낮게 나타난 것으로 미루어 200°C에서 조업되는 연속운전 실험장치의 재생반응 과정동안 배출될 수 있는 대부분의 CO2는 배출된 것으로 사료되었다.
- 즉, 650°C까지 온도를 상승시키면서 재생반응을 수행하였을 때 CO2 흡수제에 포함된 CO2가 모두 배출되는 것으로 가정하면 초기 P2-15 흡수제의 최대 CO2 흡수 능력은 2.19 gmol-CO2/kg-sorbent임을 알 수 있었다.
- 이와 같이 연속운전 장치에서 재생반응을 마친 CO2 흡수제(P2-15R)에 대해 200°C까지의 추가적인 재생반응 과정에서 배출되는 CO2가 매우 낮게 나타난 것으로 미루어 200°C에서 조업되는 연속운전 실험장치의 재생반응 과정동안 배출될 수 있는 대부분의 CO2는 배출된 것으로 사료되었다. 즉, 연속운전 실험 장치에서 재생반응은 충분하게 일어난 것으로 평가할 수 있었다. 한편, 200°C 이상의 온도구간에서 추가적인 재생반응 동안 CO2 누적 배출 몰수가 증가하는 경향은 연속운전 실험장치의 재생반응온도 이상에서도 CO2가 배출될 수 있으며, 이로 미루어 연속운전 실험장치의 재생반응을 200°C 부근에서 수행할 경우, 흡수제에 흡수된 CO2를 모두 재생하지 못하며 일부 CO2는 재생반응을 거친 후에도 흡수제에 남아있게 되며 이로 인해 흡수반응기로 이동한 후 흡수반응기에서 흡수할 수 있는 CO2의 양이 감소할 수 있다는 것을 의미한다.
- 한편, 200°C 이상의 온도구간에서 추가적인 재생반응 동안 CO2 누적 배출 몰수가 증가하는 경향은 연속운전 실험장치의 재생반응온도 이상에서도 CO2가 배출될 수 있으며, 이로 미루어 연속운전 실험장치의 재생반응을 200°C 부근에서 수행할 경우, 흡수제에 흡수된 CO2를 모두 재생하지 못하며 일부 CO2는 재생반응을 거친 후에도 흡수제에 남아있게 되며 이로 인해 흡수반응기로 이동한 후 흡수반응기에서 흡수할 수 있는 CO2의 양이 감소할 수 있다는 것을 의미한다.
- 한편, Fig. 6에 나타난 바와 같이 재생반응 후 채취한 흡수제에 대해 충분한 시간 동안 연속운전 실험장치의 재생온도와 동일한 온도인 200°C에서 재생반응을 수행한 결과 CO2 배출량이 매우 낮게 나타난 것으로 미루어 연속운전 장치에서 재생반응은 충분히 이루어졌음을 확인할 수 있었다.
- 한편, 본 연구에서 CO2 흡수-재생 연속운전 실험장치의 운전 과정에서 흡수반응기에 주입되는 기체는 SOx가 포함되지 않은 CO2와 H2O 혼합 모사가스(N2 balance)이므로 SOx의 영향을 무시할 수 있으며, 이와 같은 경우에도 흡수반응 후 흡수제의 CO2 흡수 능력이 감소하는 것으로 미루어 SOx 성분에 의한 피독의 영향은 무시할 수 있었다.
- 한편, 연속운전 실험장치의 재생반응온도 범위인 200°C 구간까지를 고려하면 초기 흡수제(P2-15F)와 연속운전 실험 후 흡수반응기에서 채취한 흡수제(P2-15A) 모두1보다 높은 값(P2-15F = 1.43, P2-15A = 1.37)을 나타내어 1 몰의 CO2를 흡수하기 위해 필요한 H2O 몰수가 식 (1)에 비해 높은 것으로 나타났다.
- 한편, 이 흡수제를 200°C에서 재생할 경우 배출할 수 있는 최대 CO2량은 0.98 gmol-CO2/kg-sorbent로 나타났으며, 재생할 수 없는 CO2량은 0.58 gmol-CO2/kg-sorbent (=1.56-0.98)로 나타났다.
- 한편, 재생반응의 온도구간이 증가함에 따라 초기에는 누적 CO2배출량의 증가 기울기가 크게 나타났으나 200∼250°C 온도구간 이후에는 증가 기울기가 감소하는 경향을 나타내었다.
- 흡수-재생 연속운전 동안 흡수반응기의 CO2 포집효율은 86.4%였으며 재생반응기의 재생효율은 100%였다.
후속연구
- 한편, 현재 국내에서 수행되고 있는 10 MW 급 연소 후 건식 CO2 포집 플랜트의 운전과정에서 이론과는 다른 현상이 발견되었으며 이에 대한 실험적인 해석과 분석이 필요하다.
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