초록 ▼

본 연구진은 단위 기술(가스화, 정제, 액화, 소재)별로 4개의 팀을 구성하고, 역할을 분담하여 연구 사업을 추진하고 있다. 각 연구팀별 역할은 다음과 같다. (0) 액화 팀이 전체 연구팀을 총괄하고 있으며, 총괄업무에는 전체 연구의 계획 및 추진, 통합공정의 설계 및 건설, 결과물의 향후 활용 등이 포함된다. (1) 가스화 팀은 석탄 전처리를 포함한 가스화기 개발, 고온가스 처리 등의 가스화 공정에 관련된 통합적인 연구업무를 수행한다. (2) 정제팀은 먼지, 황화합물, 수은 등의 석탄가스화로부터 발생 가능한 오염물질 제거에 관련

본 연구진은 단위 기술(가스화, 정제, 액화, 소재)별로 4개의 팀을 구성하고, 역할을 분담하여 연구 사업을 추진하고 있다. 각 연구팀별 역할은 다음과 같다. (0) 액화 팀이 전체 연구팀을 총괄하고 있으며, 총괄업무에는 전체 연구의 계획 및 추진, 통합공정의 설계 및 건설, 결과물의 향후 활용 등이 포함된다. (1) 가스화 팀은 석탄 전처리를 포함한 가스화기 개발, 고온가스 처리 등의 가스화 공정에 관련된 통합적인 연구업무를 수행한다. (2) 정제팀은 먼지, 황화합물, 수은 등의 석탄가스화로부터 발생 가능한 오염물질 제거에 관련된 통합적인 연구업무를 수행한다. (3) 액화 팀은 액화 촉매와 개발 및 대량제조, 액화반응기 개발 등의 합성석유 제조에 관련된 통합적인 연구업무를 수행한다. (4) 소재 팀은 합성가스 정제공정에서 활용이 가능한 필터소재 개발 등의 소재 관련 원천기술 개발의 연구업무를 수행한다.
총 5년의 사업기간 동안, 1차 년도에는 단위기술별 공정개발 및 통합공정의 개념설계, 2차 년도에는 소규모 통합공정(0.1 배럴/일)의 조업을 통한 국내고유기술의 실증 및 통합공정의 상세설계, 3차 년도에는 고압운전에 의한 공정/설계 향상 및 통합공정의 일부 건설, 4차 년도에는 가스화기 및 액화공정 건설 및 공정 정밀화, 5차 년도에는 통합공정의 실제 운전, scale-up인자 도출 및 300 배럴/일 규모의 파일럿 플랜트 설계기술 확보를 목표로 연구를 진행하고 있다.
금년도(4차년도/총 5년)에 액화공정은 촉매 성능개선 및 최적 반응조건 도출로 0.03 배럴/일 규모에서 0.38 g-oil/g·cat·h의 높은 생산성(Sasol: 0.2)을 획득하였으며, 0.2 배럴/일 규모의 반응기에서도 실제 석탄가스화기와 연계조건에서 0.20 g-oil/g·cat·h의 생산성을 구현하였다. 가스화 공정은 1.0 톤/일 규모의 석탄 가스화기를 이용하여 가압 가스화를 수행하였으며, 정제공정도 고압의 연계운전을 통하여 성능을 확인하였다. 2, 3차 년도에 수행한 상세설계 및 고압 운전에서의 결과를 활용하여 10톤/일 규모의 석탄가스화기 및 15 배럴/일 규모의 액화반응공정의 제작을 완료하였고 각각에 대한 시운전이 성공적으로 수행되었다.

Abstract ▼

Four research groups are participating in the development. Synfuel research group has the additional role of supervising the overall project, such as scheduling, design and the construction of the integrated process. Gasification research group is responsible for developing a gasification island inc

Four research groups are participating in the development. Synfuel research group has the additional role of supervising the overall project, such as scheduling, design and the construction of the integrated process. Gasification research group is responsible for developing a gasification island including a coal preparation unit, a gasifier and a hot gas quenching unit. Zero emission research group is developing a syngas cleaning process of particulate removal and sulfur compound removal. Synfuel research group is responsible for developing liquefaction catalysts of our own, a catalyst mass production process and the unique reactors. Material research group is developing ceramic filters to be equipped in the particulate cleaning unit.
Total period of the study is 5 years. In the 1st year, original technologies were developed for each process and the conceptual design of the integrated process was completed. In the 2nd year, a small-scale integrated CTL process was operated to prove the concept of each individual process. A detailed design of the CTL process was also made. In the 3rd year, the small-scale gasifier and the gas cleaning unit were modified to be run at 30 atm. The high-pressure operation data were used to modify the detail design. The construction of the part of the integrated process also started. In the 4th year, most of the integrated process including a 10 ton/day-gasifier and a 15 bbl!day liquefaction reactor system will be constructed and their performances will be evaluated. Gas cleaning unit will be constructed in the 5th year and scale-up factors will be extracted from operation test results of the integrated process. We will design the pilot-scale coal liquefaction plant in the 5th year.
In this year (4th year), both the improvement of KIER catalysts and the optimum reaction conditions rendered the productivity of 0.38 g oil/g cat h (Sasol: 0.2 g oil/g cath). With a bigger reactor of the 0.2-bpd capacity, the productivity was 0.2 g oil/g cath when directly utilizing coal gas from a 1 ton/day gasifier. High pressure operation of I ton/day gasifier was carried out to determine the characteristics of the slurry-fed gasifier at the elevated pressure. The coal gas cleaning unit was also tested at 20 atm and proved its efficacy. Based on the operation experiences of smaller units we built a 10 ton/day gasifier and a 15 barrel!day liquefaction reactor and their performance was evaluated successfully by trial operations.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 18
• 그림목차 ... 21
• 표목차 ... 30
• 제1장 서론 ... 32
• 1. 기술개요 ... 33
• 2. 현황 ... 37
• 3. 국외 동향 ... 39
• 4. 국내 동향 ... 42
• 5. 주요 이슈 및 전망 ... 42
• 6. 시사점 ... 44
• 제2장 석탄 가스화기 개발 ... 46
• 제1절 연구의 개요 ... 46
• 1. 석탄가스화 특성 ... 46
• 2. 석탄가스화의 주요 공정 ... 48
• 3. 국내외 사업화 현황 ... 51
• 제2절 1.0톤/일급 석탄 가스와 실험 결과 및 고찰 ... 63
• 1. 1차 실험결과(2010년 4월 22일) ... 64
• 2. 2차 실험결과(2010년 5월 12일) ... 69
• 3. 3차 실험결과(2010년 6월 1일) ... 73
• 4. 4차 실험결과(2010년 7월 14일) ... 77
• 5. 5차 실험결과(2010년 8월 5일) ... 81
• 6. 6차 실험결과(2010년 9월 9일) ... 88
• 7. 1.0톤/일 석탄가스화 버너 성능실험 ... 97
• 8. 7차 실험결과(2010년 10월 20일) ... 106
• 9. 8차 실험결과(2010년 10월 21일) ... 112
• 10. 9차 실험결과(2010년 11월 3일) ... 119
• 11. 10차 실험결과(2010년 11월 23일) ... 126
• 제3절 10.0톤/일 석탄 가스화 실험 결과 및 고찰 ... 133
• 1. 10.0 톤/일 가스화 장치 및 운전방법 ... 133
• 2. 10.0 TPD 가스화 장치 운전 결과 및 고찰 ... 139
• 가. 10.0 TPD 가스화기 내화재 Curing / Pre_heating ... 139
• 나. 10.0 TPD 가스화 장치 시운전 결과 ... 142
• 제4절 결론 ... 148
• 제3장 석탄가스 정제공정 개발 ... 150
• 제1절 석탄가스 건식 정제공정 ... 150
• 1. 연구개요 및 동향 ... 150
• 가. 고온 건식 정제공정의 개요 ... 150
• 나. 고온 건식 정제공정의 기술 동향 ... 150
• 2. 0.1 배럴/일 규모 고온 고압 석탄가스 정제 공정 ... 151
• 가. 장치 개요 ... 151
• 나. 가스화, 액화 연계운전 ... 153
• 3. 15 배럴/일 규모 고온 고압 석탄가스 정제 공정 ... 158
• 가. 상세설계 변경 ... 158
• 4. 결론 ... 159
• 제4장 석탄액화공정 개발 ... 161
• 제1절 연구의 개요 ... 161
• 제2절 연구 결과 ... 162
• 1. KIER 고유촉매 개발 ... 162
• 가. 촉매제조 및 성능평가 시스템 구축/보완 ... 162
• 나. 촉매개발 및 성능평가 ... 169
• 다. 촉매 성능평가 및 실증 ... 177
• 2. KIER 고유촉매 반응속도론(kinetics)연구 ... 181
• 가. 이론 ... 181
• 나. 실험 ... 185
• 다. 실험결과 ... 185
• 라. 반응 kinetics ... 189
• 3. 석탄액화 공정 및 반응기 설계 ... 193
• 가. 석탄 전처리 설비 ... 193
• 나. 석탄 가스화 설비 ... 202
• 다. 석탄 액화 설비 ... 207
• 라. 분산판 설계 ... 218
• 4. 슬러리버블컬럼 반응기용 필터 개발 ... 222
• 가. 슬러리버블컬럼 반응기용 필터 성능 베스트 설비 ... 222
• 나. 슬러리버블컬럼 반응기용 필터 성능 테스트 결과 ... 224
• 5. 수력학적 분석 및 실험에 위한 반응기 설계 ... 226
• 가. Trayed bubble column반응기를 이용한 수력학적 성능 개선 ... 226
• 나. 22m의 벤치스케일 반응기에서 높이별 기체포집율 변화 ... 235
• 6. 액화유 Upgrading ... 240
• 제5장 집진용 필터 개발 ... 250
• 제1절 시작품 캔들 필터 물리적, 기계적 평가 ... 252
• 1. 소결밀도 및 기공율 ... 252
• 2. 3점-굽힘강도 및 O-ring 압축강도 ... 254
• 3. 지지층 소결체 기공분포 ... 256
• 4. 캔들 필터 지지층 및 집진용 멤브레인 층의 미세구조 ... 259
• 제2절 시작품 캔들 필터 내식성 평가 ... 262
• 1. 강도 및 미세구조 변화 ... 263
• 2. 결정상 변화 ... 268
• 제3절 1.5m급 캔들 필터 시작품 제조 ... 271
• 1. 뮬라이트-스트론튬 산화물계 신무기결합재 조합 선정 및 최적화 ... 271
• 2. 1.5m급 탄화규소 캔들 필터 시작품 개발 ... 274
• 3. 탄화규소 캔들 필터 시작품 집진성능 평가 ... 274
• 참고문헌 ... 281
• 서지정보양식 ... 286
• BIBLOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 287
• 끝페이지 ... 288