중질잔사유.가스화.냉가스효율.탄소전환율.수소생산.V.R.gasification.cold gas efficiency.carbon conversion.Hydrogen.
초록▼
최근의 이라크 전쟁, 테러 위험 및 OPEC 산유국들의 담합 등으로 야기되고 있는 유가의 급등 및 향후 지구 온난화 문제해결을 위한 국제적인 압력 및 규제가 점차로 증가될 것이므로 일부 선진국가들은 환경문제와 발전효율 향상 및 저급연료원의 가스화를 통한 청정에너지의 개발을 적극 추진하고 있다. 유일하게 액체탄화수소 계통 연료의 가스화가 가능한 습식가스화 기술을 이용한 중질잔사유 가스화 기술은 경 $\cdot$ 중질유의 소비 불균형을 해소할 수 있는 석유 제품의 고품질을 위한 과잉 부산물의 수요 확대에 기여할
최근의 이라크 전쟁, 테러 위험 및 OPEC 산유국들의 담합 등으로 야기되고 있는 유가의 급등 및 향후 지구 온난화 문제해결을 위한 국제적인 압력 및 규제가 점차로 증가될 것이므로 일부 선진국가들은 환경문제와 발전효율 향상 및 저급연료원의 가스화를 통한 청정에너지의 개발을 적극 추진하고 있다. 유일하게 액체탄화수소 계통 연료의 가스화가 가능한 습식가스화 기술을 이용한 중질잔사유 가스화 기술은 경 $\cdot$ 중질유의 소비 불균형을 해소할 수 있는 석유 제품의 고품질을 위한 과잉 부산물의 수요 확대에 기여할 수 있을 뿐만아니라, 고체, 액체 등의 다양한 원료를 가스화하여 생성된 합성가스로서 에너지 및 전력을 생산하고 또한 합성가스로 전환, 분리하여 수소를 생산하는 새로운 공정을 구상하고 있어 향후 국내의 에너지 수급의 안정화 및 환경문제 해결을 위한 필수적인 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 가스화 복합발전, 수소생산공정 및 합성가스의 청정 액체연료로의 전환을 위하여 가스화 반응속도가 빨라 부하변동에 민감하게 대처할 수 있으며, 공정이나 장치가 간단한 습식 분류상 가스화 장치를 이용한 국내 정유사에서 생산되는 200,000bb1/일의 중질잔사유 가스화 기술을 개발하고저 하였다 이를 위하여 당 연구원이 보유하고 있는 0.5T/D급 석탄가스화 장치를 일부 설계 변경 및 반응성 향상을 위한 시스템 점검을 통해 중질잔사유의 가스화 특성 및 운전상의 문제점을 파악하고, 증질잔사유의 습식분류상 가스화기술에 대한 요소기술 및 운전 기술을 확보하고저 하였다. 아울러, 중질잔사유 가스화를 통해 발생되는 생성가스를 모사하여 수소로 전환하는 공정에 대한 기초 실험을 수행하여 수소생산 공정에 대한 타당성을 검증하고저 하였다. 국내 SK사 및 (주) 현대오일뱅크의 중질 잔사유를 원료로하여 총 4회(126시간) 시험운전을 통한 가스화 성능 시험을 수행하였으며, 1, 2 및 3차 실험을 통해 발생된 문제점을 해결하기 위하여 위의 설비 개조, 보완 및 점검후 4차 가스화 실험을 수행하였다. SK사 중질잔사유를 이용한 4차 가스화 실험을 통하여, 1, 2 및 3차 실험에 비하여 합성가스의 조성, 냉가스효율 및 전환율이 크게 개선되었으며, 각각 $80\%$ 이상, $70\%$ 이상 및 $95\%$ 이상으로 나타났다. 수소생산을 위한 수성가스 반응장치 제작 및 수소제조공정 실험운전을 수행하였으며, 실험을 통해 배출가스의 CO 농도는 초기에 높게 나오나 시간이 지남에 따라 동일조건에서 평형상태에 도달함을 알 수 있었으며, 2단 반응기에서의 CO 전환율은 거의 $80\%$로 나타났다.
Abstract▼
As the oil price skyrockets due to the Iraq war, the danger of terror, and price fixing of OPEC countries and the global scale pressure to solve the global warming problem increases gradually, some advanced nations actively tries to develop clean energy by improving environmental problems and the ef
As the oil price skyrockets due to the Iraq war, the danger of terror, and price fixing of OPEC countries and the global scale pressure to solve the global warming problem increases gradually, some advanced nations actively tries to develop clean energy by improving environmental problems and the efficiency of power generation as well as gasifying low grade hydrocarbon fuels. The heavy residue oil gasification technology using a slurry feed type gasification technology, which makes it possible to gasify liquid hydrocarbon type fuel, can not only contribute to increase the demand for excessive by-products caused by making high quality oil products and to solve the imbalance of demand between light and heavy oil. But also it can be an essential alternative to stabilize the domestic supply and demand of energy and to solve environmental problems, as the new process, which generates energy and power with syngas that is produced by gasification of a variety of fuels, such as solid fuel and liquid fuel and produces hydrogen by transferring and separating to syngas, is conceived. The objective of this research is to develop the gasification technology of heavy residue oil, which can respond sensitively to the load changes with a quick reaction velocity and use the slurry feed type entrained-flow gasifier that has a simple process and equipment. That technology may contribute to IGCC generation, hydrogen producing process and transformation of syngas into clean liquid fuel. Domestic refineries produce about 200,000bbl of heavy residue oil a day. For that, this research tries to understand the characteristics of heavy residue oil gasification and problems related to operations by partly changing design of the 0.5T/D coal gasifier KIER owns and by checking the system to improve reactivity. Also, this research tries to acquire component technologies and operation technologies related to a slurry feed type entrained-flow gasification technologies of heavy residue oil. In addition, by performing basic experiments related to the process that converts gas produced during gasification of heavy residue oil into hydrogen, this research tries to test the feasibility about the process of hydrogen production.
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