초록 ▼

1. 흡수제 조성 최적화 및 설계
- 공정에서의 $CO_2$ 제거율 향상을 위한 개선사항 도출하여 흡수제 조성 선별
- 고점도($2.6{\times}10^{5}cPs$) 슬러리를 유동성 슬러리($10^{4}cPs$)로 낮춰 성공적으로 분무 건조하여 흡수제 제조기술 향상
- 150$^{\circ}C$ 이하에서 부반응이 없이 재생 가능(100%)한 흡수제 개발(KTiI30, KZrI30, KT1)
2. 내구성 흡수제 개발
- 내구성

1. 흡수제 조성 최적화 및 설계
- 공정에서의 $CO_2$ 제거율 향상을 위한 개선사항 도출하여 흡수제 조성 선별
- 고점도($2.6{\times}10^{5}cPs$) 슬러리를 유동성 슬러리($10^{4}cPs$)로 낮춰 성공적으로 분무 건조하여 흡수제 제조기술 향상
- 150$^{\circ}C$ 이하에서 부반응이 없이 재생 가능(100%)한 흡수제 개발(KTiI30, KZrI30, KT1)
2. 내구성 흡수제 개발
- 내구성(재생성 향상 및 부반응 억제, 내마모도)을 갖춘 혁신적 흡수제 개발을 위한 조성 (지지체, 결합제, 증진제, 첨가제) 선별 및 특성 파악
- 상업용 FCC 촉매보다 월등히 높은 내마모도를 갖는 흡수제 개발
- 상업화 공정에 적용 가능한 $CO_2$ 흡수능(공정제거율 80% 이상) 및 물리적 특성 확인
- 재생 반응성 향상 및 부반응 억제를 위한 지지체 및 증진제 조성 선정
- 흡수제의 $SO_2$ 피독 특성(TGA 10 Cycle 반응성 평가) 파악
- 공정 사용 흡수제에 대한 재생성 및 내구성 파악
- KMgI30 흡수제 개발(높은 흡수능 : 180-200 mg-$CO_2$/g-sorbent)
3. 공정 지원을 위한 성형기반 구축
- Pilot 분무건조기 설치 및 운전 (제품 생산 규모 : 15 kg/h)
- 대규모 소성로 제작 (200 kg/batch 규모)
- 공정개발기관에 총 7회, 715kg의 흡수제 제공을 통한 공정 개발 지원
- $100Nm^3/h$ 공정 지원을 위한 400kg/batch 규모 흡수제 성형 제공을 통한 성형기술 향상
- 슬러리 유동성 제어를 통한 슬러리 제조(High Energy Ball Mill 등) 운전성 향상

Abstract ▼

1. Project target : Development of commercial-grade $CO_2$ Sorbent
[Average particle size :100 ${\mu}m$, Particle size distribution : 40 $\sim$ 300 ${\mu}m$, Tap density: > 0.8 g/cc, Attrition Index (AI) <60%, $CO_2$ sorption/regenerati

1. Project target : Development of commercial-grade $CO_2$ Sorbent
[Average particle size :100 ${\mu}m$, Particle size distribution : 40 $\sim$ 300 ${\mu}m$, Tap density: > 0.8 g/cc, Attrition Index (AI) <60%, $CO_2$ sorption/regeneration temperature : $25{\sim}200^{\circ}C$, $CO_2$ sorption capacity: $\leq$10 wt%, Regenerability >90%, Capacity of spray-drying: 10 kg/h)]
O First year : Optimizing of sorbent composition
[TGA $CO_2$ sorption capacity 6$\sim$10 wt%, AI < 30%, Regenerability > 50$\sim$90%]
O Second year : Development of highly resistant $CO_2$ sorbent
[Continuous Process Operation 50h or MR < 10 cycle, TGA $CO_2$ sorption capacity : $\sim$10 wt%, AI < 30%, Regenerability > 90%]
O Third year : Development of innovative $CO_2$ sorbent
[Prove $CO_2$ capture cost < $100/tC and Establish sorbent forming technology, TGA $CO_2$ sorption capacity : $\sim$10 wt%, AI < 30%, Regenerability > 90%]
2. Contents
1) First year (2005.8.19$\sim$2006.3.31)
o Sorbent design
- Analyzing the cause of low-reactivity problems of previous developed $CO_2$ sorbents
- Improving properties of existing $CO_2$ sorbent
o Slurry preparation and spray drying of sorbents
- Controlling of slurry flow property (concentration, pH & additive test)
o Basic test of performance of sorbent
- Characterization of physical properties
- TGA reactivity tests
2) Second year (2006.4.1$\sim$2007.3.31)
o Sorbent design
- Selection of composition for poison-resistant $CO_2$ Sorbent
- Selection of composition for sorbent texture control
- Searching various methods for the improvement of TGA reaction capacity.
o Sorbent Forming
- Selection of additive and calcination method
- Supply of sorbents to a process developer (>300 kg $\times$ 1/y)
o Establishing a sorbent attrition test method
- Application in a Fluidization process ($\leq$10 cycle)
- Attrition test (5h or 10h)
- Analyzing effects of SOx and water
- Making a new reactor for the simulation of flue-gas.
3) Third year (2007.4.1$\sim$2008.3.31)
o Modification of sorbent recipe
- Raw material, additives and promoters
- Selection of inorganic binder and other matrices
o Establishing evaluation methods of sorbents
- Application in a Fluidization process ($\leq$10 cycle)
- Basic Test
o Supply of sorbents to a process developer (>300 kg $\times$ 1/y)

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발 과제의 개요...24
• 제 1 절 연구개발의 필요성...24
• 제 2 절 연구개발 목표 및 범위...30
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...32
• 제 1 절 국내 연구개발 현황...32
• 1. 국내 연구 개발 현황...32
• 2. 국내 기술 개발 수행 동향...32
• 제 2 절 국외 연구개발 현황...33
• 1. 국외 연구개발 현황...33
• 2. 국외 기술 개발 수행 동향...37
• 제 3 절 앞으로의 전망...43
• 제 3 장 연구개발 수행 및 결과...47
• 제 1 절 연구개발 접근 방법...47
• 제 2 절 흡수제 평가 기준 및 방법...50
• 1. 흡수제의 물리적 특성 평가 방법...50
• 2. 흡수제의 반응 특성 평가 방법...54
• 제 3 절 상용급 흡수제 조성 최적화...58
• 1. 건식 재생 $CO_2$ 흡수제 기초 특성 평가...58
• 2. 슬러리 제조 및 성형 특성 향상...62
• 3. 흡수제 성능 저하 요인 분석...63
• 제 4 절 내구성 흡수제 개발...64
• 1. 기초 조성 선정...64
• 2. 흡수제 성형 제조 공정 확립...66
• 3. 내구성 흡수제 슬러리 제조 및 성형...68
• 4. 내구성 흡수제 평가...70
• 제 5 절 혁신적 고체 흡수제 성형기술 개발...79
• 1. 기초 조성 평가...79
• 2. 조성 최적화...81
• 3. 혁신적 $CO_2$ 흡수제 제조 및 평가...94
• 제 6 절 알칼리 금속계 $CO_2$ 흡수제 연구...106
• 1. 실험적 접근 방법...106
• 2. 첨가물 및 지지체로 제조한 흡수제 screening test...107
• 3. 흡수 과정에서의 부반응 영향 파악...107
• 4. 2단계 1차년도 개발 알칼리 금속계 건식 흡수제의 흡수재생 특성파악 및 개선...110
• 5. Na계 건식 흡수제의 제조 및 흡수.재생 특성 파악...111
• 6. 알칼리 금속계 건식 흡수제의 흡수.재생 메카니즘 규명...112
• 7. 고체 아민 흡수제의 반응성 연구...112
• 8. K계 흡수제의 흡수 반응에서의 수분 영향 및 역할 규명과 온도 파악...112
• 9. KZrI 흡수제의 흡수 재생 특성...114
• 10. KMgI30 흡수제의 흡수 재생 특성...115
• 11. 주관기관 개발 흡수제의 흡수재생 특성 파악...117
• 12. 흡수제의 수명 및 피독성에 미치는 인자 규명...119
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...121
• 제 1 절 연구개발 목표의 달성도...121
• 제 2 절 관련 분야에의 기여도...122
• 1. 흡수제 설계 기술...122
• 2. 흡수제 성형 기술...122
• 3. 흡수제 평가 기술...123
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...124
• 제 1 절 참여 기업의 사업화 계획...124
• 1. 연구 개발 관련 사업화 가능 기술...124
• 2. 사업화 구체 일정...124
• 3. 기대 효과...125
• 4. 최종 연구 결과물의 활용 분야...125
• 제 2 절 추가 연구의 필요성...126
• 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보...127
• 제 7 장 참고문헌...130