초록 ▼

이산화탄소를 이용한 DME 생산 Pilot Plant 공정개발에 필요한 이산화탄소 개질반응에서 Haldor-Topse사의 촉매(R76-7H, 이하 HT 촉매)와 본 연구에서 개발한 촉매의 비교 결과, 가혹한 조건에서 개발촉매의 활성이 우수한 결과를 나타내었다. Tri-reforming에 의한 합성가스제조 실험 결과 DME 제조를 위한 최적의 합성가스 조성비($H_2$/CO)는 1.2 ~ 1.5로 상용촉매와 개발촉매가 공정조건에 따라서 최적 조건을 선택할 수 있으며, HT 촉매의 경우 coke formation이

이산화탄소를 이용한 DME 생산 Pilot Plant 공정개발에 필요한 이산화탄소 개질반응에서 Haldor-Topse사의 촉매(R76-7H, 이하 HT 촉매)와 본 연구에서 개발한 촉매의 비교 결과, 가혹한 조건에서 개발촉매의 활성이 우수한 결과를 나타내었다. Tri-reforming에 의한 합성가스제조 실험 결과 DME 제조를 위한 최적의 합성가스 조성비($H_2$/CO)는 1.2 ~ 1.5로 상용촉매와 개발촉매가 공정조건에 따라서 최적 조건을 선택할 수 있으며, HT 촉매의 경우 coke formation이 급속히 증가하는 경향이 있으나, 개발촉매인 krict-19, 39는 장기운전에서 coke formation 억제에도 유리함을 알 수 있었다. 합성가스제조 운전조건으로는 공간속도 2,000 ~ 3,000hr-1, 개질기온도 750~$850\circ$C, 압력 3~7 atm으로 선정하고 DME 제조를 위하여 합성가스 조성비를 1.2~1.5로 선정하였다. HYSIS simulator와 ASPEN plus를 이용하여 이산화탄소와 천연가스로부터 DME 생산 설계 기준 50kg/day로 하는 합성가스 및 DME 제조 Pilot Plant에 대한 simulation를 완료하여, 50kg/day DME 생산 Pilot Plant 공정 PED를 선정하였으며, 합성가스 개질반응은 천연가스로부터 C1으로 개질하는 공정을 선정하고 지구 온난화 물질이며 반응에 영향을 미치는 CO2의 제거를 위하여 CO2 흡수탑등을 설치하였다. Pilot Plant 건설 시공 발주에 대한 협약을 참여기업인 KOGAS, 삼성 ENG, 두합 크린텍에서 협의하여 한국가스안전공사 인천LNG기지내에 50kg/day 이상의 DME를 생산하기 위한 공정 및 건설을 완료하고 시운전을 하였다.

Abstract ▼

Dimethyl ether(DME)is a useful chemical intermediate for the preparation of many important chemicals, such as dimethyl surfate and high-value oxygenated compounds. Recently, it may have received much attention as an alternative diesel fuel due to its low NO emission near-zero smoke and less engine n

Dimethyl ether(DME)is a useful chemical intermediate for the preparation of many important chemicals, such as dimethyl surfate and high-value oxygenated compounds. Recently, it may have received much attention as an alternative diesel fuel due to its low NO emission near-zero smoke and less engine noise compared with those of traditional diesel fuels. In addition, it has been used as an aerosol propellant to replace chlorofluoro carbons, which had destroyed the ozone layer of the atmosphere. DME has been produced in small quantities by catalytic dehydration of methanol over an solid-acid catalyst. As an alternating process, the direct synthesis of DME from syngas had been proposed over bifunctional catalysts, which had two kinds of active sites: one is for methanol formation and the other for methanol dehydration. This process is more faborable in view of thermodynamics and economy. In this research we have studied the role of acid property in the methanol dehydration process. The purpose of the present study is to evaluate the HZSM-5 and modified HZSM-5 catalysts to develop a suitable catalyst for an integrated process of producing dimethyl ether directly from syngas. For comparison, $Al_2O_2$ catalyst also has been investigated.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...16
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...16
• 제 2 절 연구개발의 범위...18
• 1. 연구 목표...18
• 2. 연구 범위...19
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...23
• 제 1 절 국외 기술개발 현황...23
• 1. 일본 현황...23
• 2. 유럽 및 미국 현황...24
• 제 2 절 국내의 기술현황...26
• 1. 국내 기술 현황...26
• 2. DME 공정 및 생산성 비교...26
• 3. DME 자동차 기술개발 현황...28
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...31
• 제 1 절 합성가스 제조...31
• 1. 이론 및 배경...31
• 2. Lab Scale에서의 합성가스 제조 실험...35
• 3. Bench Scale에서의 합성가스 제조...46
• 제 2 절 DME 합성...60
• 1. 서론...60
• 2. 디메틸에테르 합성 반응의 이론적 고찰...62
• 3. 실험...65
• 4. 결과...70
• 5. 결론...85
• 제 3 절 Pilot Plant 공정...86
• 1. 사업내용...86
• 2. 연구결과...86
• 3. 운전결과...106
• 4. 5 Ton/day DME 생산 실증용 Pilot Plant 설계...124
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...128
• 제 1 절 최종연구 목표 달성도...128
• 제 2 절 목표별 달성도...128
• 제 3 절 대외 기여도...130
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...132
• 제 1 절 당해연도 활용계획...132
• 제 2 절 향후 활용계획...132
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...133
• 제 1 절 일본의 DME 개발...133
• 제 2 절 조사 내용...133
• 제 7 장 참고문헌...140