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고정층 반응기에서의 저등급 석탄 혼합촉매가스화 반응특성
Low-rank Coal Char Gasification Research with Mixed Catalysts at Fixed Reactor 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.55 no.1, 2017년, pp.99 - 106  

안승호 (충남대학교 에너지과학기술대학원) ,  박지윤 (충남대학교 에너지과학기술대학원) ,  진경태 (한국에너지기술연구원) ,  이영우 (충남대학교 에너지과학기술대학원)

초록
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본 연구에서는 인도네시아 저등급 석탄인 Kideco탄을 이용하여 질소 분위기 하에 등온상태에서 촤(char)를 생성한 후 반응가스(스팀,이산화탄소)를 주입하여 합성가스를 생성하는 가스화를 진행하였다. 온도가 반응속도에 미치는 영향을 알아보기 위해 $850^{\circ}C$ 이하의 운전온도(700, 750, 800, $850^{\circ}C$)에서 반응을 진행하였다. 촉매가 미치는 영향을 알아보기 위해 알카리계 촉매인 탄산칼륨과 금속촉매인 니켈을 이용하였으며 두가지 촉매의 혼합비율(1:9, 3:7, 5:5, 7:3, 9:1)을 다르게 하여 연구를 수행하였다. 탄산칼륨은 물리적 혼합을 통해 니켈은 이온교환법을 통해 준비하였다. 기-고체 반응 특성을 알아보기 위해 열중량분석기와 가스크로마토그래피를 통해 얻은 실험결과를 shrinking core model (SCM), volumetric reaction model (VRM), random pore model (RPM) and modified volumetric reaction model (MVRM)에 적용하여 비교하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, mixed catalytic char gasification of Indonesia low-rank coal Kideco was investigated under nitrogen atmosphere and isothermal conditions at a fixed reactor. The effects of the temperature were investigated at various temperature (700, 750, 800, $850^{\circ}C$). The effects ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 반응온도와 촉매가 가스화반응 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 열중량분석기와 가스 크로마토그래피를 이용하여 인도네시아 저등급 석탄인 Kideco탄의 탄산칼륨과 니켈 혼합촉매가스화 반응실험을 수행하였다. 또한 기-고체 반응모델인 shrinking core model (SCM), volumetric reaction model (VRM), random pore model (RPM), modified volumetric reaction model (MVRM)을 적용하여 반응특성을 비교하였다.

가설 설정

  • RPM은 가스화 반응이 일어날 때 촤(char)의 기공 표면이 불규칙적으로 변화한다고 가정한다. 이에 대한 식은 다음과 같다.
  • SCM은 반응가스가 촤(char)의 표면에서 만나 반응이 시작하여, 촤(char) 내부로 들어가 non-reacted core 표면에서 반응한다고 가정한다. 이에 대한 반응 속도식은 다음과 같다.
  • VRM은 반응이 내부와 내부 어느 한쪽에서부터 시작하는 것이 아닌 내외부에서 모두 일어나며, 반응이 진행되어도 촤(char)의 크기는 변하지 않으며 밀도가 감소한다고 가정한다. 이에 대한 반응식은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석탄가스화 복합 발전에서 사용되는 석탄의 장점은? IGCC에 사용되는 석탄은 다른 화석연료와 비교하여 분포지역이 고르고 가격이 저렴하며 가채년수 또한 200년으로 풍부하다. 그러나 현재 사용되는 석탄은 대부분 고등급 석탄인 역청탄으로, 중국,인도 등 개발도상국들의 인구 증가와 기술발전에 따른 에너지 수요증가로 인해 수급이 어려워지고 있으며, 가격 또한 점점 오르고 있어 새로운 에너지원이 필요한 시점이다.
에너지고갈 문제를 해결하기 위한 연구들은 무엇이 있는가? 석유의 발견과 과학기술의 발달로 인해 인류는 그 어느 때보다 윤택하고 편리한 삶을 누리게 되었다. 그러나 그 이면에는 에너지고갈 문제, 환경문제 에너지를 둘러싼 갈등 등이 존재하고 있으며, 이를 해결하기 위해 신재생 에너지, CCS (carbon capture & storage)등의 연구들이 진행되고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 기술력의 부재, 가격 문제, 지리적 문제 등으로 인하여 한동안은 현재와 같은 화석연료에 기반한 사회가 지속될 전망이다.
한동안 화석연료에 기반한 사회가 될 것으로 전망되는 이유는? 그러나 그 이면에는 에너지고갈 문제, 환경문제 에너지를 둘러싼 갈등 등이 존재하고 있으며, 이를 해결하기 위해 신재생 에너지, CCS (carbon capture & storage)등의 연구들이 진행되고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 기술력의 부재, 가격 문제, 지리적 문제 등으로 인하여 한동안은 현재와 같은 화석연료에 기반한 사회가 지속될 전망이다. 특히 한국의 경우 OECD 국가 중 신재생에너지 비율이 제일 낮은 국가로써, 에너지수입율이 97%에 달하고 있다.
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