본 연구에서는 이산화탄소 흡수/재생 공정에 효율적으로 적용할 수 있는 아미노산염 흡수제의 연속재생을 통해 재생효율을 확인하였다. 재생효율은 공정적용에 있어 경제성에 큰 영향을 끼치는 인자로, 보다 경제성 있는 이산화탄소 흡수/재생 공정 확립을 위해 연속재생 실험을 진행하였다. 실험에 사용한 아미노산염은 Potassium L-lysinate와 Potassium L-alaninate이며, 각 아미노산과 Potassium hydroxide(KOH)를 1:2 몰비로 혼합하여 사용하였다. 흡수제의 재생 효율을 확인하기 위해 두 물질에 이산화탄소를 충분히 흡수시킨 후 가열을 통해 이산화탄소 탈리실험을 진행하였다. 반응초기에는 L-alanine의 반응속도가 빠르게 이루어졌으나, 시간이 지남에 따라 흡수량이 보다 큰 L-lysine이 높은 농도의 이산화탄소를 배출하였다. 두 물질의 재생효율을 비교하였을 때, L-alanine은 47.26%, L-lysine은 62.11%로 L-lysine이 더 높은 재생효율을 나타내었다. 흡수량 및 재생효율이 좋은 L-lysine을 이용한 연속재생 실험결과, 재생횟수가 증가함에 따라 재생효율이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구에서는 이산화탄소 흡수/재생 공정에 효율적으로 적용할 수 있는 아미노산염 흡수제의 연속재생을 통해 재생효율을 확인하였다. 재생효율은 공정적용에 있어 경제성에 큰 영향을 끼치는 인자로, 보다 경제성 있는 이산화탄소 흡수/재생 공정 확립을 위해 연속재생 실험을 진행하였다. 실험에 사용한 아미노산염은 Potassium L-lysinate와 Potassium L-alaninate이며, 각 아미노산과 Potassium hydroxide(KOH)를 1:2 몰비로 혼합하여 사용하였다. 흡수제의 재생 효율을 확인하기 위해 두 물질에 이산화탄소를 충분히 흡수시킨 후 가열을 통해 이산화탄소 탈리실험을 진행하였다. 반응초기에는 L-alanine의 반응속도가 빠르게 이루어졌으나, 시간이 지남에 따라 흡수량이 보다 큰 L-lysine이 높은 농도의 이산화탄소를 배출하였다. 두 물질의 재생효율을 비교하였을 때, L-alanine은 47.26%, L-lysine은 62.11%로 L-lysine이 더 높은 재생효율을 나타내었다. 흡수량 및 재생효율이 좋은 L-lysine을 이용한 연속재생 실험결과, 재생횟수가 증가함에 따라 재생효율이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
In this study, the regeneration efficiency of the amino acid salt absorbent which can be applied to carbon dioxide absorption / regeneration process was confirmed. The regeneration efficiency has a great influence on the economical judgment of the process. so, continuous regeneration experiment was ...
In this study, the regeneration efficiency of the amino acid salt absorbent which can be applied to carbon dioxide absorption / regeneration process was confirmed. The regeneration efficiency has a great influence on the economical judgment of the process. so, continuous regeneration experiment was conducted to establish economical process. The amino acid salts used in the experiments are Potassium L-lysinate and Potassium L-alaninate. Each amino acid and potassium hydroxide(KOH) were mixed at a 1: 2 molar ratio. In order to confirm the regeneration efficiency of the absorbent, carbon dioxide was absorbed in the two materials, and the carbon dioxide desorption experiment was carried out by heating. The initial reaction rate was L-alanine was faster. Over time, L-lysine, desorption higher concentrations of carbon dioxide. L-lysine showed higher regeneration efficiency than L-alanine, (L-alanine 47.26% and L-lysine 62.11%). As a result of the continuous regeneration experiment using the L-lysine having good absorption and regeneration efficiency, it was confirmed that the regeneration efficiency decreases as the number of regeneration increases.
In this study, the regeneration efficiency of the amino acid salt absorbent which can be applied to carbon dioxide absorption / regeneration process was confirmed. The regeneration efficiency has a great influence on the economical judgment of the process. so, continuous regeneration experiment was conducted to establish economical process. The amino acid salts used in the experiments are Potassium L-lysinate and Potassium L-alaninate. Each amino acid and potassium hydroxide(KOH) were mixed at a 1: 2 molar ratio. In order to confirm the regeneration efficiency of the absorbent, carbon dioxide was absorbed in the two materials, and the carbon dioxide desorption experiment was carried out by heating. The initial reaction rate was L-alanine was faster. Over time, L-lysine, desorption higher concentrations of carbon dioxide. L-lysine showed higher regeneration efficiency than L-alanine, (L-alanine 47.26% and L-lysine 62.11%). As a result of the continuous regeneration experiment using the L-lysine having good absorption and regeneration efficiency, it was confirmed that the regeneration efficiency decreases as the number of regeneration increases.
이러한 아미노산염 흡수제를 실제 공정에 적용하기 위해서는 흡수제의 재생 시스템 및 재생 비용에 의한 경제성이 확보되어야 한다. 아미노산염 흡수제의 연속 재생 공정 확립 및 재생 효율 확인을 위해 기초실험을 진행하여 아미노산염 흡수제의 연속 재생 시스템 구축을 위한 data 확보 및 연속 재생효율을 평가하였다.
제안 방법
아미노산염수용액의 이산화탄소 탈리 성능평가를 위해 L-alanine 과 L-lysine을 사용하여 탈리실험을 진행하였다. 각 흡수제는 이산화탄소와 원활한 반응을 위해 potassium hydroxide(KOH) 1mol을 사용하여 중화시켰으며, 각 아미노산은 0.
연속적인 흡수/재생 효율 확인을 위해 하나의 흡수제를 제조하여 흡수, 재생 반복실험을 진행하였다. 흡수제는 재생이 용이한 아미노산염 계열로 CO2포집 능력도 뛰어난 potassium L-lysinate를 사용하였으며[6,7], L-lysine monohydrochloride 와 potassium hydroxide를 0.
대상 데이터
0 몰로 혼합하여 제조하였으며, 같은 방식으로 L-alanine을 이용하여 potassium L-alaninate도 제조하여 실험을 진행하였다. 제조에 사용된 시약은 대정화금사의 L-lysine(98.5-101.0 %),L-alanine(> 99 %) KOH(> 85 %)를 사용하였다. 흡수반응에 사용된 이산화탄소는 N2가스에 희석한 모사가스를 사용하였으며, 일정농도 유지를 위해 MFC를 사용하였다.
연속적인 흡수/재생 효율 확인을 위해 하나의 흡수제를 제조하여 흡수, 재생 반복실험을 진행하였다. 흡수제는 재생이 용이한 아미노산염 계열로 CO2포집 능력도 뛰어난 potassium L-lysinate를 사용하였으며[6,7], L-lysine monohydrochloride 와 potassium hydroxide를 0.5:1.0 몰로 혼합하여 제조하였으며, 같은 방식으로 L-alanine을 이용하여 potassium L-alaninate도 제조하여 실험을 진행하였다. 제조에 사용된 시약은 대정화금사의 L-lysine(98.
성능/효과
1. 아미노산염 흡수제를 사용한 이산화탄소 흡수/재생 연속공정 적용 시 흡수율이 높은 아미노산염이 보다 높은 재생효율을 보인다는 것을 확인 할 수 있었다. 흡수율이 높은 만큼 흡수공정에서 가동시간이 길어지며, 길어진 시간만큼 동일기간 대비 재생횟수가 적어지게 된다.
2. Potassium L-lysinate의 재생반응 횟수가 증가함에 따라 재생효율이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 반응시간에 제한을 두어 실험을 진행한 결과이기는 하지만, 이와 같은 실험결과를 보았을 때, 흡수제의 온전한 재생을 위한 반응을 진행하였을 때, 재생횟수가 증가할수록 더 긴 반응시간이 필요할 것으로 사료된다.
52로 다시 기존의 pH와 유사해지는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 흡수제의 산업공정 적용 시 pH 농도에 의한 흡수제의 탈리 상태 확인이 직관적으로 가능하여, 흡수제 재생 상태 확인을 위한 별도의 과정 없이 흡수제의 재생 상태를 확인 할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
본 실험에서 도출된 결과를 통해 볼 때, 재생시간을 줄이는 것이 보다 경제성 있는 공정이 될 것으로 사료되며, 탈리반응의 시간을 줄이면서 재생효율을 높일 수 있는 방법에 대한 추가적인 실험이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 또한, 재생 횟수 증가에 따른 효율 감소의 폭을 줄여 흡수제의 교체에 소요되는 비용을 최소화할 수 있는 방식도 함께 고려해야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
MEA가 가진 단점은 무엇인가?
이산화탄소 포집 및 저장에 소요되는 비용 중 약 70 %는 이산화탄소 포집에 소요되며, 이산화탄소 포집공정 중에는 이산화탄소 흡수, 재생, 열과 등 흡수제에 의한 공정유지비용이 대부분을 차지하는 것으로 알려져 있다. 현재 대표적인 이산화탄소 포집 흡수제는 MEA(MomoEthanolAmine)는 높은 반응열, 열화물 생성, 부식문제와 흡수제를 재생할 때 많은 에너지가 소모 및 휘발에 의한 손실이 발생한다는 단점이 있다. 아미노산염 흡수제의 경우에는 아민흡수제에 비하여 휘발도가 낮아 손실이 적으며, 부반응 및 부식특성이 거의 없으며, 재생에너지가 낮아 환경 친화적 흡수제로 평가받고 있다[2].
이산화탄소배출이 이뤄지는 주요 발생원인은 무엇인가?
온실가스 배출량의 증가는 세계 주요 에너지 사용량의 증가에 따른 에너지 공급과 수송부문의 배출량 급증이 주요 원인으로 이 중 이산화탄소는 지구 온난화지수는 낮지만, 규제 가능한 가스로써 전체 온실가스 배출량 중 약 80 % 이상을 차지하여 6대 온실가스 중 가장 중요한 온실가스로 분류되고 있다. 대부분의 이산화탄소배출은 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료의 연소에 의한 에너지 생산으로부터 발생된다. 에너지 공급부분의 전체 배출 온실가스 중 화석 연료 사용에 의한 이산화탄소 배출이 56.
지속성장가능사회를 구현하기 위해 화석연료의 사용이 필수불가결한 요소인 까닭은 무엇인가?
또한 국제에너지기구 및 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 모델 검토결과에 의하면 전 세계가 신재생에너지만 사용한다고 가정하여도 대기 중 이산화탄소 농도는 2050년 이후 우려할 만한 수준으로 높아진다고 보고하였다. 또한 에너지 사용 잠재량, 사용의 용이성, 에너지 밀도, 에너지 사용량의 증가 등을 고려할 때 화석연료의 사용은 불가피하며, 그 사용량도 급격히 증가할 것으로 예상하고 있다. 따라서 지속성장가능사회를 구현하기 위해서는 화석연료 사용은 필수불가결한 요소로 부각되고 있으며 이에 따른 온실가스 배출증가 역시 불가피한 실정이다.
참고문헌 (15)
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