초록 ▼

이산화탄소에 의한 지구온난화는, 최근 선진국에서 지구환경문제로 주목을 받고 있으며, 신속하고 구체적인 대응이 필요한 문제중의 하나이다.1980년대에 있어서 지구온난화에의 CO2 기여도는 약 50%로 추정되고 있으며, CO2전 배출량의 약 30%가 화력발전소로부터 배출되고 있다. 이러한 CO2 문제를 해결하기위하여 CO2 발생 억제 및 CO2 고정법이 있다. CO2 고정법으로서는 에너지로의 전환,대량 발생원으로 회수·격리, 광합성 이용 등이 있으며 CO2 고정법의 전제 조건은 CO2의분리 회수 공정이 필요하다.C

이산화탄소에 의한 지구온난화는, 최근 선진국에서 지구환경문제로 주목을 받고 있으며, 신속하고 구체적인 대응이 필요한 문제중의 하나이다.1980년대에 있어서 지구온난화에의 CO2 기여도는 약 50%로 추정되고 있으며, CO2전 배출량의 약 30%가 화력발전소로부터 배출되고 있다. 이러한 CO2 문제를 해결하기위하여 CO2 발생 억제 및 CO2 고정법이 있다. CO2 고정법으로서는 에너지로의 전환,대량 발생원으로 회수·격리, 광합성 이용 등이 있으며 CO2 고정법의 전제 조건은 CO2의분리 회수 공정이 필요하다.CO2 분리회수 공정으로서는 화학흡수법, 물리흡착법, 막분리법 등이 있으며, 대량처리면에서는 화학흡수법이, 에너지 면에서는 막분리법이 높은 효율을 나타낼 수 있으며, 기존석유공장 폐가스 처리에 다수의 업적을 가지고 있다.본 연구에서는 화학흡수법과 막분리법을 이용하여 화석연료의 연소 폐가스로부터 CO2를 분리·회수하고자 하였다. Monoethanolamine(MEA) 흡수액을 사용한 화학흡수법과 중공사막을 이용한 막분리법에 의한 CO2 제거 성능을 비교 분석한 후에, 두 방법을 결합시킨실관형 기·액 접촉장치인 막흡수법에 의한 연소 폐가스 중의 CO2 를 제거하고자 하였다.2차년도로 진행된 본 연구에서, 1차년도에는 막분리법을 통한 CO2의 분리 실험과 화학흡수법 중 반회분식 기포부상반응 실험을 행하였고, 2차년도에는 충진탑 실험과 막흡수실험을 행하였다.막분리법에 의한 실험에서는 50℃, 10atm, stage cut 20의 조건에서 투과부의 CO2 의순도는 64%, 이 때의 회수율은 63%, 배제부에서의 N2의 순도는 91.2%이었다. 반회분식기포부상반응과 충진탑을 통해 Monoethanolamine(MEA) 흡수액을 사용한 화학흡수법에서는 40℃, 4~5M에서 80%의 분리 효율을 나타내었다. 이 두가지 방법을 결합한 막흡수 실험을 통해서는 56.2%의 분리효율을 나타내었다. 이렇게 막흡수법을 이용한 방법의 제거율이 더 낮은 이유는 막 자체의 성능에 기인하는데, 여기에 사용된 polysulfone의 경우에는 막의 기공을 액체가 차지하고 있기 때문에 접촉면적이 좁아지는 효과가 나타난다. 이의 해결을 위해, 새로운 소재의 고분자막의 개발이 시급하다.

Abstract ▼

Global warming by carbon dioxide is one of the phenomenawhich are recently popular topics for global environment matter in the developedcountries, and demands an immediate and concrete response.In 1980's, the contribution of CO2 in golbal warming is estimated 55%, and about30% of total C

Global warming by carbon dioxide is one of the phenomenawhich are recently popular topics for global environment matter in the developedcountries, and demands an immediate and concrete response.In 1980's, the contribution of CO2 in golbal warming is estimated 55%, and about30% of total CO2 emission is emitted from fire power stations. There are twomethods to solve the CO2 problem, the method of inhibition of CO2 generation andmethod of CO2 fix. In case of the method of CO2 fix, there are Conversion intoEnergy, Retrieve and Segregation of great sources, Use of photosynthesis, etc.Separation-retrieve process of CO2 is necessary for method of CO2-fix.Chemical absorption method, physical adsorption method, and membrane separationmethod are available in CO2 separation-retrieve process. Chemical absorption methodcould be at high efficiency for mass process, and membrane separation method forenergy. These two methods have many achievement in waste gas treatment fromconventional petroleum plant.In this search, We intend to separate and retrieve carbon dioxide in combustionwaste gas of fossil fuel by chemical absorption and membrane separation method. Theremoval efficiency of chemical absorption method using Monoethanolamine(MEA)absorbent is compared with that of membrane separation method using hollow fiber.Then CO2 in combustion gas is removed by permabsroption method-hollow fiber gas·liquid contact apparatus.In the membrane separation method, at the experimental condition of temperature50℃, feed pressure 10atm, stage cut of 20%, CO2 purity of permeate was 64% and thenrecovery was 63% and N2 concentration of reject was 91.2%. By chemical absorptionmethod with Monoethanolamine(MEA) absorbent through sparged vessel apparatus andpacked tower, the removal efficiency is 80% at 40℃, 4~5M. The removal efficiency ofpermabsorption method is lower than that of chemical absorption method and this is dueto the performance of the membrane. In the case of polysulfone, since the pore ofmembrane is full of liquid, the contact area is decreased. To solve this problem, newmaterial membrane should be developed.

목차 Contents

• I. 서 론...10
• II. 연구방법 및 이론...12
• II-1. Polymide 중공사막을 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...12
• II-2. 화학흡수법을 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...15
• II-3. 막흡수장치를 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...21
• III. 실험 장치 및 방법...24
• III-1. Polymide 중공사막을 이용한 CO$_2$-N$_2$ 의 분리...24
• III-2. 화학흡수법을 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...25
• III-3. 막흡수장치를 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...28
• III-4. 분석방법...29
• IV. 실험결과 및 고찰...31
• IV-1. Polyimide 중공사막을 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...31
• IV-2. 화학흡수법을 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...35
• IV-3. 막흡수장치를 이용한 CO$_2$-N$_2$의 분리...39
• IV-4. 결과의 고찰...42
• V. 결 론...43
• VI. 인용문헌...44