초록 ▼

본 연구의 최종목표는 석탄을 하루 10톤 가스화하여 15 배럴/일의 석탄합성석유를 생산할 수 있는 파일럿급 국산 석탄간접액화 통합공정의 개발이다. 핵심 기술은 석탄가스화기, 석탄가스 정제기술 및 촉매와 반응기를 포함한 액화기술이다. 핵심기술을 원천기술로 확보하여 이들 기술을 조합, 15 배럴/일 규모의 통합공정을 개발하였다. 통합공정의 건설 및 운전 경험으로부터 300 배럴/일 규모의 파일럿 액화공정을 설계하였다. 금년도(5차 년도/총 5년)의 연구에서, 액화공정은 기 확보된 고성능 KIER 촉매의 제법으로부터 촉매의 대량제조를 완

본 연구의 최종목표는 석탄을 하루 10톤 가스화하여 15 배럴/일의 석탄합성석유를 생산할 수 있는 파일럿급 국산 석탄간접액화 통합공정의 개발이다. 핵심 기술은 석탄가스화기, 석탄가스 정제기술 및 촉매와 반응기를 포함한 액화기술이다. 핵심기술을 원천기술로 확보하여 이들 기술을 조합, 15 배럴/일 규모의 통합공정을 개발하였다. 통합공정의 건설 및 운전 경험으로부터 300 배럴/일 규모의 파일럿 액화공정을 설계하였다. 금년도(5차 년도/총 5년)의 연구에서, 액화공정은 기 확보된 고성능 KIER 촉매의 제법으로부터 촉매의 대량제조를 완료하였으며 이렇게 제조된 촉매에 대한 성능검증을 마쳤다. 또한 가스분배기와 촉매/왁스 분리기술의 개조에 의해 15 배럴/일 규모 액화반응기의 성능을 개선하였다. 가스화 공정은 10 톤/일 가스화기의 단위 운전을 통하여 각 공정에 대한 trouble shooting과 개선 작업이 이루어졌으며, 운전 매뉴얼 작성을 통해 운전 know-how를 확보하였다. 정제공정에서는 15 배럴/일(1000 Nm³/hr) 규모의 오염가스 정제시스템의 설치를 완료하였으며 이에 대한 시운전 테스트를 수행하였다. 각 단위 공정별로 확보된 운전기술을 바탕으로 cold 통합 연계 운전을 수행하였으며 300 배럴/일 규모의 액화반응기에 대한 설계인자를 도출하였다. 향후 석탄액화반응에 대한 장시간 통합연계운전이 수행될 예정이며 여기서 도출되는 공정 개선 요소들은 300 배럴/일 규모 설계에 추가 반영될 것이다.

Abstract ▼

The objective of this study is to develop a pilot-scale indirect coal liquefaction process with the capacity of gasifying 10 tons/day of coal and producing 15 barrels of synfuel per day. Key technologies are a coal gasifier, a coal gas cleaning system including particulate removal and sulfur compoun

The objective of this study is to develop a pilot-scale indirect coal liquefaction process with the capacity of gasifying 10 tons/day of coal and producing 15 barrels of synfuel per day. Key technologies are a coal gasifier, a coal gas cleaning system including particulate removal and sulfur compounds removal and a liquefaction reaction system (catalyst and reactor). The construction and operation results of the integrated 15-bbl/day-capacity process was used to design a demo-scale coal liquefaction process producing 300 bbl/day of synfuel. In this year(5th year), the KIER CTL catalyst was mass-produced and its activity was confirmed in a smallscale reactor. The gas distributor and the filter were modified to give the better performance of the liquefaction reactor.
Pre-trial runs of the 10 ton/day gasifier yielded a operation manual and the knowhow. The pilot-sclae coal gas cleaning unit was constructed and tested. Cold runs of the combined CTL processes have completed and the results were used to design 300 bbl/day demo CTL plant. Actual test runs of the pilot-scale CTL plant will be carried out in 2012 after the completion of the waste water treatment facility. The run data will be used to improve the design aspect of the demo CTL plant.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 16
• 그림 목차 ... 19
• 표 목차 ... 26
• 제 1 장 서 론 ... 29
• 1. 기술개요 ... 30
• 2. 현재 운전중인 상용급 석탄액화공장 ... 33
• 3. 최근 국외 동향 ... 35
• 4. 최근 국내 동향 ... 39
• 5. 주요 이슈 및 전망 ... 40
• 6. 시사점 ... 42
• 제 2 장 석탄가스화기 개발 ... 44
• 제 1 절 연구 개요 ... 44
• 1. 석탄 가스화 특성 ... 44
• 2. 석탄 가스화 종류 및 특성 ... 47
• 3. 국내외 기술 현황 ... 54
• 가. 국외 기술 현황 ... 54
• 나. 국내 기술 현황 ... 60
• 제 2 절 실험 결과 및 고찰 ... 64
• 1. CWM 제조 실험 ... 64
• 2. 가스화용 버너 실험 ... 69
• 3. 10.0TPD 가스화기 제어 및 운전 ... 79
• 제 3 절 결 론 ... 85
• 제 3 장 석탄가스 정제공정 개발 ... 87
• 제 1 절 석탄가스 건식 정제공정 ... 87
• 1. 연구개요 및 동향 ... 87
• 가. 고온 건식 정제공정의 개요 ... 87
• 나. 고온 건식 정제공정의 기술 동향 ... 88
• 2. 15 배럴/일 규모 고온 고압 석탄가스 정제 공정 ... 90
• 가. 장치 개요 ... 90
• 나. 장치 시운전 ... 91
• 3. 1,000 배럴/일 규모 고온 고압 석탄가스 정제공정 개념설계 ... 97
• 4. 결 론 ... 98
• 제 4 장 석탄액화공정 개발 ... 99
• 제 1 절 연구의 개요 ... 99
• 제 2 절 연구 결과 ... 100
• 1. 고유 SBCR 반응기 개발 ... 100
• 가. 기체 분배기의 설계 최적화 ... 100
• 나. 최적 기체 분배기의 설계 및 15 BPD SBCR에의 적용 ... 114
• 2. KIER 고유촉매 개발 ... 115
• 가. KIER 고유 철촉매 대량생산 ... 115
• 나. 촉매개발 및 성능평가 ... 123
• 다. 촉매성능 실증 및 기술수준 평가 ... 128
• 3. KIER 신촉매 개발 ... 131
• 가. 저온 용융함침(melt-infiltration) 기반 철/탄소 신규 담지 촉매 개발 ... 131
• 나. 촉매 성능을 위한 반응 전 촉매 활성화 ... 135
• 다. Fe/charcoal 촉매의 F-T 반응 활성 결과 ... 139
• 4. 연속흐름 교반 슬러리 탱크 반응기에서의 촉매 성능 평가 ... 141
• 가. 담지법 촉매 환원온도 최적화 ... 144
• 나. 담지법 촉매조성 최적화 ... 149
• 다. 침전법 촉매 장시간 활성 평가 ... 155
• 5. 2단 반응기 ... 156
• 가. 2단 반응기 개념 ... 156
• 나. 2단 반응기 설계 조건 ... 158
• 다. 2단 반응기 예상 성능(performance) ... 159
• 6. 15 BPD 통합공정 ... 161
• 가. 가동 지침서 ... 161
• 나. 연계운전(Cold test) ... 189
• 7. 300bpd 석탄 합성석유 제조 통합공정 설계 ... 194
• 가. 석탄 전처리 및 가스화 공정 ... 195
• 나. 가스정제 공정 ... 196
• 다. 액화 공정 ... 197
• 라. 유틸리티 공정 ... 198
• 8. 연구의 품질 보증 작업 ... 200
• 가. 문서관리 ... 205
• 나. 실험 관리 ... 205
• 다. 실험문서 관리 ... 205
• 제 5 장 석탄 액화유 Upgrading ... 207
• 참고문헌 ... 232
• 끝페이지 ... 240