초록 ▼

1. 연구목표
- 암모니아수 $CO_{2}$ 분리공정 기반 확립
- 연소배가스 $10 Nm^{3}$ 처리 흡수 공정 확립
- 암모니아 $CO_{2}$ 흡수공정 기본 설계 자료 도출
2. 연구결과
- 열역학 자료 도출, 가능성 검증
- 모사가스 $1 Nm^{3}$/h 연속공정 연구:
[모사가스 이용, 99.95 vol% $CO_{2}$ 회수 연속공정 기반 확립]
[흡수 및 재생시의 흡수액 성상

1. 연구목표
- 암모니아수 $CO_{2}$ 분리공정 기반 확립
- 연소배가스 $10 Nm^{3}$ 처리 흡수 공정 확립
- 암모니아 $CO_{2}$ 흡수공정 기본 설계 자료 도출
2. 연구결과
- 열역학 자료 도출, 가능성 검증
- 모사가스 $1 Nm^{3}$/h 연속공정 연구:
[모사가스 이용, 99.95 vol% $CO_{2}$ 회수 연속공정 기반 확립]
[흡수 및 재생시의 흡수액 성상 분석]
[벤취 설비 설계 자료 도출]
- $30 Nm^{3}$/h 공정 연구 (30배 scale-up):
[실제 석탄 화력발전소 배가스 활용]
[배가스 중 $CO_{2}$를 90% 제거하여 고순도로 회수하는 공정 최적화]
[운전 조건에 따른 공정 성능 분석]
[공정 구성 확립]
[공정 성능: 99.95 vol% 이상의 $CO_{2}$ 생산, 회수율 90% 이상]
[물진전달계수 도출]
[흡수, 재생 용액 분석으로 반응메카니즘 규명]
[실증설비 기본 설계자료 도출]
3. 연구결과 활용계획
- 상업화를 위한 실증화 연구가 필요
- 향후 화력발전소에 적용 가능한 1,000 $Nm^{3}$/h 규모의 이산화탄소 회수공정 실증
- 60만 $Nm^{3}$/h 상업화 설계 (600 배 scale-up, Process Design Package 작성)

Abstract ▼

Since fossil fuel is still expected to be main energy source for human activity for decades in the future, development of global warming prevention technology such as low cost carbpn capture and storage(CCS) is currently on going world wide. CCS technology is expected to be applied to industry by 20

Since fossil fuel is still expected to be main energy source for human activity for decades in the future, development of global warming prevention technology such as low cost carbpn capture and storage(CCS) is currently on going world wide. CCS technology is expected to be applied to industry by 2020 and large $CO_{2}$ supplying facility for enhaced oil recovery(EOR) to be commercially available by 2012.
Current technologies related to $CO_{2}$ capture can be classified as pre-combustion $CO_{2}$ capture, post-combustion $CO_{2}$ capture, and oxy-fuel combustion. Among these technologies, the post-combustion $CO_{2}$ capture includes absorption, adsorption and membrane separation technology. To dates, $CO_{2}$ demanded by Industry has been produced by MEA absorption and pressure swing adsorption(PSA) method which are commercially available technologies to separate $CO_{2}$ from mixed gas but these are not applicable for flue gas of coal fired power plant. In case of PSA, it is difficult to scale up the rotating utilities such as compressor or vacuum pump and electricity consumption is high. MEA process has some inherent problems like low $CO_{2}$ absorption capacity, utility corrosion, degradation of amine solution caused by acidic gas, high regeneration energy. With these reason, MEA incorporation to coal fired power plant will result in 29% decrease of electricity production and 60 - 70% increase of electricity price. Thus, current development low cost $CO_{2}$ separation technologies is carried out in various ways.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 초록 ... 3
• 요약 ... 5
• Summary ... 11
• CONTENTS ... 19
• 목차 ... 23
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 33
• 제1절 연구개요 ... 33
• 제2절 연구목표 ... 34
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 36
• 제1절 암모니아수를 이용한 CO2 분리공정의 장점 ... 36
• 제2절 암모니아수 공정 경제성 분석 ... 38
• 1. NETL 분석 (2005년 2월) ... 38
• 2. Powerspan-NETL 분석 (2007.2, Emerging Technologies Summit) ... 39
• 3. Chilled Ammonia Process (ALSTOM-EPRI) ... 40
• 제3절 기술개발의 현황 ... 42
• 1. 선진국의 연구개발 동향 ... 42
• 2. 암모니아수를 이용한 CO2 분리공정 연구 현황 ... 44
• 제4절 향후 기술개발 전망 ... 47
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 48
• 제1절 CO2 함유 암모니아수 흡수제의 분석을 통한 CO2와 암모니아수의 반응 고찰 ... 48
• 1. 이론적 배경 ... 48
• 2. 실험 장치 및 방법 ... 49
• 3. IR 정성 분석 결과 ... 52
• 4. 13C NMR 정량 분석 결과 ... 58
• 5. 고상 침전물 분석 결과 ... 65
• 제2절 암모니아수 흡수제의 기본 물성 ... 69
• 1. CO2/NH3/H2O 계 기액 상평형 데이터 ... 69
• 2. 암모니아 흡수제에서 CO2 흡수 반응속도 상수 ... 78
• 제3절 암모니아 증발 억제를 위한 첨가제 ... 88
• 1. 실험장치 및 실험방법 ... 88
• 2. 암모니아 증발에 의한 흡수제 손실 ... 91
• 3. 첨가제 선정 및 조건 제시 ... 92
• 4. 실험결과 및 고찰 ... 92
• 제4절 Semi-batch 반응기를 이용한 CO2 흡수 실험 ... 100
• 1. 실험장치 및 실험방법 ... 100
• 2. Raman 분석 ... 103
• 3. 용액 내 이온 분석 실험 ... 105
• 4. 실험결과 및 고찰 ... 105
• 5. 결론 ... 117
• 제5절 물질전달 계수 측정 ... 119
• 1. 이론적 배경 ... 119
• 2. 실험장치 ... 121
• 3. 실험결과 및 고찰 ... 123
• 제6절 연구실 규모의 CO2 흡수/탈거 연속순환공정 ... 130
• 1. 이론적 배경 ... 130
• 2. 실험 ... 133
• 3 결과 및 고찰 ... 137
• 제7절 실제배가스를 이용한 30 Nm3/hr 급 파일롯 플랜트 운전 ... 149
• 1. 배가스 실증시험설비 ... 149
• 2. 배가스 조건 ... 150
• 3. 파일롯 플랜트 사양 ... 150
• 4. 공정구성 ... 155
• 5. 결과 및 고찰 ... 158
• 제4장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 164
• 제1절 연구목표 달성도 ... 164
• 1. 1차년도(2005) ... 164
• 2. 2차년도(2006) ... 165
• 3. 3차년도 (2007) ... 167
• 제2절 관련분야 기여도 ... 169
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 170
• 제1절 추가 연구개발의 필요성과 기대효과 ... 170
• 1. 추가연구의 필요성 ... 170
• 2. 추가 연구결과로 인한 기대효과 ... 170
• 제2절 연구결과 활용방안 ... 172
• 제6장 참고문헌 ... 173