초록 ▼

본 연구의 최종 목표는 온실가스 분리용 탄소분자체 양산공정 설계기술 확립(생산량 :3톤/일)과 메탄가스를 생산할 수 있는 PSA 설비에 적용시키는 기술개발이다. 세부적으로는 양산을 위한 자동화 공정 설계구축에 주안점을 두었고 PSA 적용기술은 기존의 2 탑식 PSA에 별도의 변형 및 추가 설비 없이 적용하기 위한 공정의 최적화에 그 목적을 두었다.
1차년도에는 문헌조사를 토대로 하여 흡착제로 사용할 원료의 선택과 최적 제럽 조건을 도출하였고, 탄화공정 시 온도 상승조건과 강도와의 관계를 실험으로 규명하였으며, 활성화공정의 최적

본 연구의 최종 목표는 온실가스 분리용 탄소분자체 양산공정 설계기술 확립(생산량 :3톤/일)과 메탄가스를 생산할 수 있는 PSA 설비에 적용시키는 기술개발이다. 세부적으로는 양산을 위한 자동화 공정 설계구축에 주안점을 두었고 PSA 적용기술은 기존의 2 탑식 PSA에 별도의 변형 및 추가 설비 없이 적용하기 위한 공정의 최적화에 그 목적을 두었다.
1차년도에는 문헌조사를 토대로 하여 흡착제로 사용할 원료의 선택과 최적 제럽 조건을 도출하였고, 탄화공정 시 온도 상승조건과 강도와의 관계를 실험으로 규명하였으며, 활성화공정의 최적 조건을 도출하였다.
2차년도에는 세공조절을 위해 Hydrocarbon류의 시약을 3종선정하여 비교실험을 수행하였고, 흡착성능의 증가를 위한 부가 실험을 수행하였다.
3차년도에는 고효율 탄소분자체 제조 조건을 완료하였고, PSA 공정에 도입하여 운전 조건을 확립시켰다.
탄소분자체 상용화 설계를 위해 참여기업인 (주)우노티엔에프에서는 Polit Plant의 공장부지 선정과 토목공사가 끝났고, 각 공정에서 사용될 장치의 스펙과 자동화를 위한 공정 설계중 이며 기타 부수적인 공정의 보완작업이 진행 중에 있다.

Abstract ▼

The final goal of this study was to design mass production of carbon, with a production capacity of 3 ton/day, for the separation of greenhouse gases and develop a technology based on PSA(Pressure Swing Adsorption) for the production of methane gas using the same. In detail, we pointed for the desig

The final goal of this study was to design mass production of carbon, with a production capacity of 3 ton/day, for the separation of greenhouse gases and develop a technology based on PSA(Pressure Swing Adsorption) for the production of methane gas using the same. In detail, we pointed for the design of automation of a mass production of carbon. For PSA, we targeted an optimum process for applying extra equipment or deformation in the existing PSA which had two top.
Firts year, we drew the selection of raw materials for adsorbents and the condition of anoptimum plan. And we looked into the relation between the intensity and the temperature rising condition by experiment in carburization process based on literatures and drew the optimum condition of activation process.
Next year, we made a comparative experiment of selecting three samples about kinds of hydrocarbon for controlling ware. We performed anextra experiment for increase of absorption capacity.
Final year, we completed the condition of high efficiency carbon process and decided the operation condition by introduction of a PSA process.
For the commercialization of the process of carbon production, UnoTNF. Ltd., as joined company, completed the selection of building site for Polit Plant and public work. Process design is also completed for automation and equipment list using each process. Extra process is in progress.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 에너지.자원기술개발사업 최종보고서 초록...3
• 요약문...4
• 목차...9
• 그림목차...12
• 표목차...15
• 제 1 장 서론...16
• 제 2 장 관련 기술의 국내.외 보급현황...19
• 제 1 절 국내현황...19
• 제 2 절 국외현황...19
• 제 3 장 이론적 고찰...21
• 제 1 절 온실가스와 매립지 가스...21
• 1. 지구온난화와 온실가스...21
• 2. 매립가스에 대한 이해...24
• 2-1 매립가스 발생 및 구성...30
• 2-2 매립가스 발생량 추정...35
• 2-3 매립가스의 활용...36
• 3. 매립가스 자원화기술...37
• 3-1 포집 및 전처리...37
• 3-2 자원화 유형...40
• 3-3 현재 활용되고 있는 자원화기술...41
• 4. LFG 이용범위 및 활용 동향...46
• 4-1 LFG Gas 이용 범위...46
• 4-2 국내 동향...48
• 4-3 국외동향...49
• 5. 국내 매립지 동향의 예...56
• 5-1 일반사항...56
• 5-2 시설현황...60
• 5-3 운영현황...63
• 제 2 절 흡착 분리 이론...65
• 1. 미세공도...71
• 2. 세공크기분포 측정법...74
• 2-1 수은 침투법...74
• 2-2 질소 흡착법...75
• 2-3 분자 탐침법...77
• 3. 미세공 흡착...79
• 4. 탄소분자체...81
• 4-1 원료...83
• 4-2 탄화반응...83
• 4-3 활성화 반응...86
• 4-4 세공조절 반응...89
• 5. Pressure Swing Adsorption(PSA) 개요...92
• 5-1 PSA 이론...92
• 5-2 PSA 공정의 발전 및 최근 동향...94
• 5-3 기존 PSA 공정 기술...102
• 제 4 장 실험...104
• 제 1 절 탄소분자체 제조...104
• 1. 원료...105
• 2. 분쇄 및 입자 선별공정...106
• 3. 전처리 공정...107
• 4. 압출 공정...108
• 5. 탄화 및 활성화공정...109
• 6. 세공조절공정...112
• 제 2 절 탄소분자체 분석...114
• 1. 질량법(Cahn Balance System)...114
• 2. 부피법 (Pressure Concentration Temperature)...115
• 제 3 절 가스분리 및 농축 실험...117
• 1. 파과 실험...117
• 2. PSA 실험...119
• 제 5 장 연구 결과 및 고찰...124
• 제 1 절 제조공정의 영향...124
• 1. 원료물질의 영향...124
• 2. 전처리 효과...126
• 3. 탄화 및 활성화 시간의 영향...128
• 3-1 탄화 온도 상승의 영향...128
• 3-2 활성화 시간의 영향...130
• 4. 세공조절공정의 효과...132
• 4-1 벤젠 열분해 시간의 영향...132
• 4-2 다른 hydrocarbon의 열분해 효과...134
• 4-3 세공조절에 의한 $CO_2$와 $CH_4$의 분리 효율...135
• 제 2 절 탄소분자체 특성 분석...139
• 1. 강도 분석...139
• 2. 비표면적 측정...140
• 3. 유효세공경 분포 측정...142
• 4. 선택도...145
• 5. 전자현미경 분석...147
• 제 3 절 PSA 공정 실험...149
• 1. 파과실험 결과...150
• 2. PSA 연속운전 결과...154
• 제 6 장 결론...159
• 참고문헌...161