초록 ▼

(1) 석탄 합성가스 이용 메탄올 DME 전환설비 설계/제작 및 운전기술을 개발함
$\bullet$ 메탄올 DME 전환설비 설계/제작 및 석탄가스화기 연계 운전을 진행함
$\bullet$ 기존 촉매를 사용한 4회의 실험을 통해 $H_2$ 전환율 70% 이상, DME 선택도 65% 이상의 결과 얻음
$\bullet$ 본 연구를 통해 개발된 촉매를 사용한 2회의 실험을 통해 $H_2$ 전환율 70% 이상, DME 선택도 9

(1) 석탄 합성가스 이용 메탄올 DME 전환설비 설계/제작 및 운전기술을 개발함
$\bullet$ 메탄올 DME 전환설비 설계/제작 및 석탄가스화기 연계 운전을 진행함
$\bullet$ 기존 촉매를 사용한 4회의 실험을 통해 $H_2$ 전환율 70% 이상, DME 선택도 65% 이상의 결과 얻음
$\bullet$ 본 연구를 통해 개발된 촉매를 사용한 2회의 실험을 통해 $H_2$ 전환율 70% 이상, DME 선택도 90% 이상의 결과 얻음
$\bullet$ 총 6회의 실험을 통해 본 연구의 정량적 목표인 $H_2$ 전환율 50% 이상, DME 선택도 65% 이상 달성
$\bullet$ 생성된 메탄올 DME의 저온응축을 위한 소규모 응축장치를 제작하여 액상의 메탄올 DME를 얻음
(2) 석탄 합성가스 정제시스템 설계/제작 및 운전기술을 개발함
$\bullet$ 집진설비 설계/제작 및 운전을 통하여 과제목표인 99.5% 이상인 99.68% 달성함
$\bullet$ $H_2S$ 제거설비 설계 및 제작하여 석탄가스화기와 연계하여 총 13회의 운전을 통하여 과제목표인 $H_2S$ 0.5 ppm 이하 제거 달성하였으며, 4일 1회 및 5일 1회 등 총 2회의 연속운전을 통하여 $H_2S$ 제거설비가 안정적인 운전되는 것을 확인함
$\bullet$ COS 가수분해설비를 설계/제작하여 총 4회의 운전을 진행하였으며, COS를 1 ppm 이하로 제거함
(3) 석탄가스화/정제시스템/화학원료전환공정에 대한 제어시스템과 database 시스템을 구축하고 운전자료를 축적함
(4) 석탄 합성가스 이용 메탄올 DME 전환공정에 대한 전산해석 모델을 개발하고, 상용급 IGCC/DME 병산 플랜트에 대한 전산해석을 진행하였으며, DME 제조 반응기에 대한 유동특성 해석을 수행함
(5) 전산해석 결과를 반영하여 메탄올 DME 전환공정 scale-up 설계 및 경제성 평가를 수행함

목차 Contents

• 제 1 장 서론...1
  • 1. 기술개요 및 개발 필요성....1
    • 
      2. 국내외 기술 개발 현황....4
    • 
      3. 기술 개발 시 기대효과 및 활용 방안....13
    • 
      4. 연도별 사업내용 및 추진체계....15
    제 2 장 석탄가스화기로부터 발생된 합성가스를 사용한 화학원료 전환기술 개발...25
  • 제 1 절 서론....25
    • 1. 연구의 배경....25
      • 
        2. 연구의 목적....26
      제 2 절 석탄 합성가스 이용 메탄올.DME 전환공정 설계 및 시험....29
    • 1. 메탄올.DME 전환공정 설계 및 제작....29
      • 가. 석탄 합성가스 압축설비 설계 및 제작....29
        • 
          나. 메탄올.DME 제조설비 설계 및 제작....36
        2. 메탄올.DME 전환공정 시험 결과....61
      • 가. 석탄 합성가스 압축설비 시험 결과....61
        • 
          나. 메탄올.DME 제조설비 시험 결과....65
        3. 석탄 합성가스용 메탄올.DME 제조촉매 운전특성 시험....85
      • 가. 석탄 합성가스용 DME 제조 촉매 환원 시험....85
        • 
          나. 석탄 합성가스용 메탄올.DME 제조촉매 운전 시험 결과....87
        4. Lab-Scale 규모 메탄올.DME 응축시험 결과....98
      • 가. DME 저온 응축 예비시험....98
        • 
          나. 실험 결과....99
        • 
          다. Lab-scale 규모 메탄올.DME 응축장치 제작 및 시험....100
      제 3 절 석탄가스화 연계시스템/합성가스 정제시스템 설계 및 제작....105
    • 1. 석탄 합성가스 정제시스템 설계 및 제작....105
      • 가. H2S 제거시스템 설계 및 제작....105
        • 
          나. COS 가수분해설비 설계 및 제작....122
        • 
          다. 집진시스템 설계 및 제작....133
        2. 석탄가스화기 연계 합성가스 냉각장치 설계 및 제작....137
      • 가. 개요....137
        • 
          나. 합성가스 냉각장치 설계조건....137
        • 
          다. 설계 계산 결과....138
        • 
          라. 설비 구성....139
        • 
          마. 합성가스 냉각장치 시스템 사양....141
        3. 합성가스 전환설비 설계 및 제작....144
      • 가. 수성가스 전환반응 이론....144
        • 
          나. 수성가스 전환반응의 평형 전환율 계산....145
        • 
          다. 합성가스 전환설비 설계 조건....147
        • 
          라. 합성가스 전환설비 구성 및 특징....148
        4. 합성가스 정제공정 및 화학원료 전환공정 제어시스템 및 database 구축....164
      • 가. 제어시스템 개요....164
        • 
          나. 제어로직 구성....167
        • 
          다. 운전화면 및 운전용 H/W 구성....169
        • 
          라. 제어실/현장 제어신호 연계....172
        • 
          마. 메탄올.DME 제조공정 Web Database 구축....174
        • 
          바. 화학원료 전환설비 모니터링 시스템 구축....190
      제 4 절 석탄가스화/정제시스템/화학원료전환공정 연계 운전특성 시험....193
    • 1. 석탄가스화 운전 시험 결과....193
      • 가. 석탄가스화 시스템 구성....193
        • 
          나. 대상탄 분석....195
        • 
          다. 석탄가스화 운전 시험....196
        2. 석탄 합성가스 정제시스템 시험 결과....216
      • 가. $H_2S$ 제거시스템 시험 결과....216
        • 
          나. COS 가수분해설비 시험 결과....234
        • 
          다. 집진시스템 시험 결과....242
        3. 석탄가스화기 연계 합성가스 냉각장치 실험 결과....245
      • 가. 2006/9/27 합성가스 냉각장치 실험....246
        • 
          나. 2006/11/02 합성가스 냉각장치 실험....247
        • 
          다. 2006/11/17 합성가스 냉각장치 실험....249
        • 
          라. 2007/04/27 합성가스 냉각장치 실험....250
        • 
          마. 2006/05/09 합성가스 냉각장치 실험....252
        4. 합성가스전환설비 실험 결과....254
      • 가. 합성가스 전환설비 촉매 환원 결과....254
        • 
          나. 합성가스 전환설비 운전 결과....256
      제 5 절 메탄올.DME 전환공정 전산해석 기술개발 및 scale-up 설계....260
    • 1. 석탄 합성가스 이용 메탄올.DME 전환시스템 전산해석....260
      • 가. 메탄올.DME 전환시스템 전산해석....260
        • 
          나. 가스화/화학원료전환공정 연계시스템 전산해석....263
        • 
          다. 상용급 IGCC 발전소의 운전부하율에 따른 메탄올.DME 전환공정 전산해석....266
        • 
          라. 메탄올.DME 제조반응기 열교환모델 CFD해석....282
        2. 상용급 규모 합성가스 정제시스템/메탄올.DME 전환공정 scale-up 설계....286
      • 가. 합성가스 압축공정 scale-up 설계....286
        • 
          나. 메탄올.DME 전환공정 scale-up 설계....291
        3. IGCC 발전소 및 화학원료 전환공정 연계시스템의 경제성분석....300
      • 가. 경제성 해석 공정....300
        • 
          나. 경제성 해석 조건....301
        • 
          다. 물질 수지....302
        • 
          라. 건설비....303
        • 
          바. 운영비....305
      제 6 절 결론....311
    • 
      참고문헌....314
    제 3 장 화학연료제조 공정설계 및 공정최적화...317
  • 제 1 절 화학연료공정설계를 위한 Design 개념....317
    • 1. 화학반응식에 대한 개념적 고찰....317
      • 
        2. DME 합성반응의 열역학적 고찰....318
      • 
        3. 공정설계를 위한 기초실험....320
      제 2 절 화학연료공정 설계를 위한 Design....333
    • 1. DME Pilot plant 공정 설명서....333
      • 
        2. 공정의 설계....335
      제 3 절 화학연료공정 최적화를 위한 물의 효과....344
    • 1. 수성가스반응의 도입에 따른 공정최적화....344
      • 
        2. Bench plant에서 물의 도입에 따른 영향 검토....347
      • 
        3. Air cooling 온도제어를 하지 않는 경우의 bench 반응....350
      제 4 절 메탄올 탈수반응을 위한 알루미나 촉매의 합성....354
    • 1. 졸-겔법에 의한 알루미나의 제조 및 특성분석....354
      • 
        2. 실험결과 및 고찰....358
      • 
        3. 촉매 활성 반응실험....366
      제 5 절 결론....369
    • 
      참고문헌....370
    제 4 장 합성가스 사용 화학원료 제조공정의 유동층 반응기 타당성 연구...371
  • 제 1 절 서론....371
    • 
      제 2 절 문헌조사....372
    • 1. 자료조사....372
      • 
        2. 이론적 고찰....372
      • 
        3. 유동층 반응기....373
      • 
        4. 열전달....373
      제 3 절 실험장치 및 방법....376
    • 1. 슬러리반응기....376
      • 
        2. 유동층반응기....381
      제 4 절 결과 및 고찰....385
    • 1. 슬러리 반응기....385
      • 
        2. 유동층 반응기....395
      제 5 절 타당성 분석....410
    • 
      제 6 절 100 $Nm^3/hr$ 개념설계....411
    • 
      제 7 절 결론....413
    • 
      참고문헌....415
    제 5 장 석탄가스화로부터 화학원료 합성용 촉매 개발 및 성능 평가...417
  • 제 1 절 서론....417
    • 1. 연구의 목적 및 필요성....417
      • 
        2. 연구의 방법 및 범위....419
      • 
        3. 사업수행 방법 및 범위....420
      제 2 절 상용 촉매를 이용한 스크린 테스트....421
    • 1. 고압기상 고정층 반응시스템에서 스크린 테스트....421
      • 
        2. 슬러리 반응시스템에서 스크린 테스트....428
      • 
        3. HTS(High Throughout Screen)시스템을 이용한 촉매의 활성 평가....434
      제 3 절 화학원료 합성용 촉매의 제조 및 반응특성 조사....441
    • 1. 메탄올 합성 촉매의 제조....441
      • 
        2. 촉매의 표면특성변화 분석....447
      • 
        3. 침전제의 투입속도에 따른 촉매의 활성비교....453
      • 
        4. 침전법에 의한 촉매의 제조 및 촉매활성 개선....456
      • 
        5. 메탄올 탈수촉매의 제조 및 반응성 조사....466
      제 4 절 화학원료 합성용 촉매의 제법확립 및 실제 가스에 적용....471
    • 1. 촉매의 제법 정립....471
      • 
        2. 석탄모사가스 적용....474
      제 5 절 석탄가스에 함유된 황화합물이 촉매반응에 미치는 영향....479
    • 1. 실험방법....479
      • 
        2. 황 화합물의 촉매 피독....479
      • 
        3. 황의 피독에 의한 촉매의 활성저하....480
      제 6 절 결론....482
    • 
      참고문헌....484
    제 6 장 합성가스 집진 설비의 효율 및 신뢰성 향상기술 개발...487
  • 제 1 절 서론....487
    • 
      제 2 절 다양한 조건에서 분진 케이크 형성특성....490
    • 1. 사이클론으로 분리된 가스에 포함된 입자의 특성....491
      • 
        2. 상온에서 분진 케이크의 압력손실 특성....495
      • 
        3. 분진케이크의 압력손실의 온도영향....503
      • 
        4. 온도에 따른 세라믹 필터의 세정특성....508
      • 
        5. 분진주입 농도에 따른 압력손실 영향....513
      제 3 절 필터설계 개량 기술 개발을 위한 BSU 운전....515
    • 1. BSU 개량장치 설계 및 제작....515
      • 
        2. 역세정 시스템 최적화 실험....519
      • 
        3. 세라믹 필터 집진기 운전 최적화....535
      • 
        4. BSU 운전....541
      제 4 절 실증용 입자 제거장치 설계....545
    • 1. 필터 배열 및 구조설계....545
      • 
        2. 실증용 집진장치 기본설계....548
      • 
        3. 고등기술연구원 PDU에서의 가스화 연계 집진운전....556
      제 5 절 포집분진 배출 문제....559
    • 1. 고압 압송식 공기 수송 장치....560
      • 
        2. Fly ash 고형화에 의한 회처리 방안....560
      제 6 절 결론....562
    • 
      참고문헌....565
    기관별 과제지원 발표물/특허 목록...567
  • 
    화학원료전환과제 연구홍보 실적...575