초록 ▼

기체-고체 반응계에 있어서 전환율을 연속적으로 측정할 수 있는 실험실 규모의 장치인 열천평(thermobalance)을 이용하여 석탄 char-이산화탄소 가스화반응의 반응모델을 확립하고 반응속도론을 해석하였다. 또한 석탄-수증기 가스화반응에서의 촉매 사용에 따른 반응속도 매개변수의 변화를 고찰하였으며, 본 연구결과가 연속적으로 수송되는 석탄-물슬러리의 직접 가스화 공정개발에 응용되기 위한 시도를 병행 하였다.
얻어진 석탄-수증기의 촉매 가스화반응에 관한 기초자료와 석탄-물슬러리, 촉매 및 반응기체로 이루어진 혼합물의 접촉방식

기체-고체 반응계에 있어서 전환율을 연속적으로 측정할 수 있는 실험실 규모의 장치인 열천평(thermobalance)을 이용하여 석탄 char-이산화탄소 가스화반응의 반응모델을 확립하고 반응속도론을 해석하였다. 또한 석탄-수증기 가스화반응에서의 촉매 사용에 따른 반응속도 매개변수의 변화를 고찰하였으며, 본 연구결과가 연속적으로 수송되는 석탄-물슬러리의 직접 가스화 공정개발에 응용되기 위한 시도를 병행 하였다.
얻어진 석탄-수증기의 촉매 가스화반응에 관한 기초자료와 석탄-물슬러리, 촉매 및 반응기체로 이루어진 혼합물의 접촉방식을 고려하여 설계된 싸이클론형 반응기의 동특성에 관한 수치모사를 행하여 조업조건의 변화에 따른 탄소 전환율 및 생성가스 수율을 예측함으로써 본 반응장치가 상업적 반응기로의 실제 응용이 가능한가를 검토하였다.

Abstract ▼

Reaction characteristics of char-CO? gasification and the catalytic effects of alkali metal carbonates on the rate of steam gasification have been investigated in a 5.5 cm-ID thermobalance reactor under the atmospheric pressure by using four different ranks of coals.
For the gasification reaction

Reaction characteristics of char-CO? gasification and the catalytic effects of alkali metal carbonates on the rate of steam gasification have been investigated in a 5.5 cm-ID thermobalance reactor under the atmospheric pressure by using four different ranks of coals.
For the gasification reaction, the reaction orders and the reaction rate constants were determined from the conversion data, and the values of the activation energy of the reactions were determined from the Arrhenius plot.
Carbon conversions and product gas compositions in a cyclone reactor for direct gasification of coal-water slurry were predicted by the reactor simulation with the information of both chemical kinetics and hydrodynamics.

목차 Contents

• 1. 서론...10
• 2. 이론적 배경...16
• 2.1. 석탄 char가스화 반응 속도론...16
• 2.2. 촉매를 이용한 수증기 가스화 반응기구...19
• 2.2.1. Vapor cycle 반응기구...19
• 2.2.2. Intercalation compound 반응기구...22
• 2.2.3. Electrochemical cycle 반응기구...24
• 2.3. 싸이클론 반응기 모델...25
• 3. 실험...30
• 3.1. 실험물질...30
• 3.1.1. 석탄 및 char 시료...30
• 3.1.2. 촉매 수증기 가스화 반응시료...34
• 3.2. 실험장치...36
• 3.2.1. 열분해 장치...36
• 3.2.2. 가스화 장치...36
• 3.3. 실험방법...40
• 3.3.1. 열분해...40
• 3.3.2. $CO_2$ 가스화...40
• 3.3.3. 촉매 수증기 가스화...43
• 3.3.3.1. 촉매 담지법...43
• 3.3.3.2. 가스화 반응...43
• 4. 결과 및 검토...46
• 4.1. Char-$CO_2$ 가스화 반응...46
• 4.2. 촉매 수증기 가스화 반응...61
• 4.2.1. 비촉매 수증기 가스화 반응의 반응속도론...61
• 4.2.2. 촉매를 이용한 수증기 가스화 반응의 반응속도론...71
• 4.2.3. 촉매 담지량의 가스화 반응속도에 미치는 영향...95
• 4.3. 싸이클론 반응기의 동특성 수치모사...106
• 5. 결론...112
• 6. 참고문헌...114