보고서 정보
| 주관연구기관 |
유성 |
| 보고서유형 | 최종보고서 |
|---|
| 발행국가 | 대한민국 |
|---|
| 언어 |
한국어
|
| 발행년월 | 2009-10 |
|---|
| 과제시작연도 |
2008 |
| 주관부처 |
지식경제부
Ministry of Knowledge Economy |
| 과제관리전문기관 |
에너지관리공단
Korea Energy Management Corporation |
| 등록번호 |
TRKO201400010078 |
| 과제고유번호 |
1415094881 |
| 사업명 |
에너지자원기술개발 |
| DB 구축일자 |
2014-06-21
|
| 키워드 |
불화가스(SF6.HFCs).분리.회수.하이드레이트.가스고체화.Fluorinated gas(Hexafluorosulfide.Hydrofluorocarbons).Separation.Recycling.Hydrate.Gas to Solid.
|
초록
▼
∘SF6, HFCs 분리,회수를 위한 최적의 가스 Hydrate 공정 기술 및 장치 개발
- 순수 SF6, HFCs hydrate 물리․화학적, 열역학적 특성 분석
- 반응기 및 Hydrate 형성속도 분석으로 인한 SF6, HFCs hydrate 모델링
- 기/액 접촉 연구용 관찰 장치 구축
- HFCs, SF6 분리, 회수 및 고순도 정제 가능한 통합 시스템 개발
∘고밀도/고촉진 HFCs, SF6 형성을
∘SF6, HFCs 분리,회수를 위한 최적의 가스 Hydrate 공정 기술 및 장치 개발
- 순수 SF6, HFCs hydrate 물리․화학적, 열역학적 특성 분석
- 반응기 및 Hydrate 형성속도 분석으로 인한 SF6, HFCs hydrate 모델링
- 기/액 접촉 연구용 관찰 장치 구축
- HFCs, SF6 분리, 회수 및 고순도 정제 가능한 통합 시스템 개발
∘고밀도/고촉진 HFCs, SF6 형성을 위한 Promoter 개발
- Promoter의 합성장치 확립
- 합성된 Promoter의 크기 분석 및 크기 제어 연구
- 유/무기 Promoter 개발
- Promoter 첨가에 따른 HFCs, SF6 hydrate 특성(생성, 해리) 분석
- Promoter 입자크기 제어를 위한 합성 조건 확립
- Promoter 입자 결정성에 따른 Hydrate 형성 결정 분석
∘SF6, HFCs 회수기술 및 회수율 증대
- SF6, HFCs 하이드레이트 기기분석(Raman, XRD)
- SF6, HFCs 분리, 회수율 90% 이상 확보
- SF6, HFCs 하이드레이트 펠렛 특성 분석
Abstract
▼
In recently, the global warming caused greenhouse gases is so serious environmental problem because it brings out tidal storm, storm and pouring, typoon and rise the sea level. The typical greenhouse gas was CO2 but not only CO2 but alsoSF6, HFCs, PFCs, N2
In recently, the global warming caused greenhouse gases is so serious environmental problem because it brings out tidal storm, storm and pouring, typoon and rise the sea level. The typical greenhouse gas was CO2 but not only CO2 but alsoSF6, HFCs, PFCs, N2 O and CH4 were included greenhouse gases in the 4th IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) Assessment Reports. The global warming potential of HFCs andSF6 are 1,300 and 22,200, respectively(global warming potential of CO2 = 1).
Gas hydrates are special kinds of non-stoichiometric crystal compounds. Which are formed by physical capturing gas molecules such as methane, ethane and carbon dioxide to water lattice high pressure and low temperature conditions. They can be divided into three distinct structures ; structure Ⅰ(sⅠ), structure Ⅱ(sⅡ) and structure H(sH), which differ in the combination of cavities of different sizes and shapes. Since it was known that 170m3 volume of gas can be captured in 0.8m3 volume of water, it has been suggested the potential application of crystal hydrate nature to large-scale storage of greenhouse gases and removal of organic pollutants from aqueous solutions.
In this research, we have developed new process and system through hydrate principle for recovery, separation and purification of greenhouse gases. The particular studies are below.
1) phase equilibrium measurement of HFCs,SF6 hydrate and hydrate promoter study
2) building the actual gas-liquid microscopic analysis system and hydrate formation rate experiment
3) development high-pressure batch reactor for HFCs,SF6 hydrate formation
4) promoter application for enhancement of HFCs,SF6 hydrate formation
5) thermodynamics analysis and gas-liquid contract study of mixed HFCs,SF6 hydrate
6) maximizing condition selection of high-pressure batch reactor for recovery, separation and purification
7) Hydrate Pilot Plant development and selection of maximizing operating conditions
The phase equilibrium measurement of pure and mixed gases and promoter application were performed by preliminary study. And by using Raman Spectroscopy and X-ray Diffraction we analyzed the structure and characterized those mixed gases hydrate. The economic and bulk manufacturing process of promoter was developed for hydrate formation and it can be applied to Hydrate Pilot Plant. For the ultimate goal, we manufactured Hydrate Pilot Plant(1,000ℓ/day, gas standard) and selected the maximizing operating condition of HFCs,SF6 hydrate formation.
목차 Contents
- 표지 ... 3
- 제출문 ... 4
- 에너지․자원기술개발사업 최종보고서 초록 ... 5
- 요약문 ... 6
- SUMMARY ... 11
- CONTENTS ... 13
- 제목 차례 ... 18
- 표 차례 ... 23
- 그림 차례 ... 25
- 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 31
- 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 31
- 2. 연구개발의 개요 ... 38
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 43
- 1. 국내 기술 현황 ... 43
- 가. SF6 , HFCs 분리기술 동향 ... 43
- 나. 하이드레이트 기술 동향 ... 43
- 2. 국외 기술 현황 ... 46
- 가. SF6 , HFCs 분리기술 동향 ... 46
- (1) 미국 ... 46
- (2) 일본 ... 47
- (3) 유럽 ... 47
- 나. 하이드레이트 기술 동향 ... 48
- (1) 미국 ... 48
- (2) 일본 ... 49
- (3) 유럽 ... 51
- (4) 캐나다 ... 51
- (5) 중국 ... 52
- (6) 러시아 ... 52
- (7) 인도 ... 53
- 3. 국내외 특허 현황 분석 ... 54
- 가. 전체 기술개발 동향 ... 54
- 나. 국가별 출원 동향 ... 55
- 다. 전체 세부 기술 분류 ... 58
- (1) 구체적인 기술 분류 ... 58
- (2) 기술별 출원 현황 ... 59
- 라. 국가별/기술별 출원 현황 ... 62
- 마. 하이드레이트의 기술 분류별 현황 ... 63
- 바. 국가별 특허 출원 동향 ... 64
- (1) 일본의 특허 출원/출원인 동향 ... 64
- (2) 미국의 특허 출원/출원인 동향 ... 70
- (3) 한국의 특허 출원/출원인 동향 ... 71
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 72
- 1. SF6 , HFCs 하이드레이트 특성 분석 및 프로모터 연구 ... 72
- 가. SF6 , HFCs 하이드레이트의 상평형 측정 ... 72
- (1) 하이드레이트 상평형 장치 구축 ... 72
- (2) 상평형 측정 실험 ... 74
- (3) HFC-134a + N2 계의 상평형 ... 76
- (4) SF6 + N2 계의 상평형 ... 77
- (5) 열역학 모델링 ... 80
- 나. 하이드레이트 프로모터 연구 ... 82
- (1) 유․무기 프로모터 탐색 ... 82
- (2) 다양한 기능의 promoter합성방법 개발 ... 83
- (3) Sorbitan monostearate 구조분석 ... 85
- 2. SF6 , HFCs 하이드레이트 기/액 접촉 연구용 관찰 장치 구축 및 하이드레이트 형성속도 특성 연구 ... 86
- 가. SF6 , HFCs 하이드레이트 기/액 접촉 연구용 관찰 장치 구축 ... 87
- (1) 장치 개요 ... 87
- (2) 하이드레이트 형성 관찰용 반응장치 제작 ... 87
- (3) Stereoscopic Zoom Microscopes 시스템 구축 ... 96
- 나. SF6 , HFCs 하이드레이트 형성 특성 분석 ... 101
- (1) 하이드레이트 형성 관찰용 반응기의 정확성 확보 ... 101
- (2) 하이드레이트 형성 관찰 ... 104
- 3. 결정화 원리를 이용한 회분식 고압 반응장치 개발 ... 109
- 가. 회분식 고압 반응장치 개발 개요 ... 109
- 나. 반응기 선정을 위한 수압 파괴 실험 ... 110
- 다. 미세액적 발생을 위한 시스템 구축 ... 111
- 라. 하이드레이트 슬러리 탈수 시스템 ... 113
- 마. SF6 , HFCs 분리, 회수 가능한 10ℓ급 하이드레이트 반응장치 개발 ... 115
- 4. 고밀도/고촉진 SF6 , HFCs형성을 위한 프로모터 개발 및 적용 ... 118
- 가. 나노 프로모터의 합성방법 ... 118
- 나. 유기 프로모터 적용 SF6 , HFCs 하이드레이트 형성 특성 ... 126
- (1) 실험방법 ... 126
- (2) 실험결과 ... 127
- 다. 나노 프로모터 적용 SF6 , HFCs 하이드레이트 형성 특성 ... 130
- (1) 실험방법 ... 130
- (2) 실험결과 ... 130
- 라. 하이브리드 나노 프로모터 적용 SF6 , HFCs 하이드레이트 형성 특성 ... 133
- (1) 실험방법 ... 133
- (2) 실험결과 ... 134
- 마. 하이브리드 나노 프로모터의 시너지 효과 ... 135
- 바. 나노 프로모터의 형상학적인 프로모션 거동 ... 139
- 사. 나노 프로모터 적용 SF6 혼합기체 분리 ... 140
- (1) 하이드레이트 적용을 통한 혼합기체 분리 관찰방법 ... 140
- (2) 프로모터 적용을 통한 혼합기체 분리 ... 146
- 5. 혼합가스 SF6 , HFCs 하이드레이트 열역학 특성 분석 및 기/액 접촉 모드 연구 ... 148
- 가. 순수 SF6 , HFCs 하이드레이트 kinetic 및 morphology 관찰 ... 148
- 나. 순수 SF6 , HFCs 하이드레이트 kinetic 및 morphology 관찰 장치 구축 ... 150
- 다. 순수 SF6 , HFCs 하이드레이트 kinetic 실험 결과 ... 152
- (1) SF6 kinetic 실험 결과 ... 152
- (2) HFCs kinetic 실험 결과 ... 153
- 라. Surfactant 첨가에 의한 SF6 하이드레이트 형성 ... 155
- 마. SF6 하이드레이트의 형상학적 kinetic 실험결과 ... 156
- 바. SF6 하이드레이트 morphology 실험 방법 ... 157
- 사. SF6 하이드레이트 morphology 실험 결과 ... 158
- 아. 기/액 접촉 모드 연구 ... 159
- (1) 분사에 따른 기/액 접촉 모드 연구 ... 160
- (2) 교반에 따른 기/액 접촉 모드 연구 ... 166
- 6. 회분식 고압 반응기에서의 SF6 , HFCs 회수, 정제 능력 극대화 조건 확립 ... 175
- 가. SF6 , HFCs 분리 효율 실험 ... 175
- (1) SF6 + N2 계 ... 175
- (2) HFC-134a + N2 계 ... 176
- 나. HFCs, SF6 하이드레이트 반응 속도 실험 ... 177
- (1) SF6 + N2 혼합기체의 반응속도 실험 ... 177
- (2) HFC-134a + N2 계의 반응속도 실험 ... 178
- 다. 구조 분석실험 ... 179
- (1) SF6 + N2 계의 혼합 하이드레이트 구조 분석실험 ... 179
- (2) HFC-134a + N2 계의 혼합 하이드레이트 구조 분석 ... 180
- 라. 이류체 분사를 통한 하이드레이트 형성 실험 ... 182
- (1) 이류체 분사를 통한 하이드레이트 형성 실험 장치 및 방법 ... 182
- (2) 이류체 분사를 통한 하이드레이트 형성 실험 결과 ... 184
- 마. 장형 분사 및 하이드레이트 슬러리 고압 배출 실험 ... 186
- (1) 장형 분사 및 하이드레이트 슬러리 고압 배출 장치 개발 ... 186
- (2) 장형 분사 및 하이드레이트 슬러리 고압 배출 장치 설계 ... 187
- (3) 장형 분사 및 하이드레이트 슬러리 고압 배출 장치 제작 및 설치 ... 190
- (4) 장형 분사 및 하이드레이트 슬러리 고압 배출 실험 ... 190
- 바. 하이드레이트 펠렛 제조 특성 평가 ... 192
- (1) 하이드레이트 펠렛 제조 장치 개발 ... 192
- (2) SF6 하이드레이트 펠렛 제조 실험 방법 ... 194
- (3) 하이드레이트 펠렛 제조 특성 평가 ... 196
- 7. SF6 , HFCs 분리, 회수 ,정제가 가능한 Pilot plant 개발 ... 197
- 가. 가스 컴프레셔 및 가스 부스터 시스템 ... 197
- (1) 장치 개요 ... 197
- (2) 가스 컴프레셔 시스템 설계 및 제작 ... 197
- (3) 가스 부스터 시스템 설계 및 제작 ... 200
- 나. 초저온 유지 장치 ... 202
- (1) 장치 개요 ... 202
- (2) 초저온 유지 장치 설계 및 제작 ... 203
- 다. 하이드레이트 원리를 이용한 SF6 , HFCs 분리, 회수 Pilot plant 개발 ... 204
- 8. 하이드레이트 원리를 이용한 SF6 , HFCs 분리․회수 기술의 성능 평가 ... 215
- 가. SF6 , HFCs 하이드레이트 기기분석(Raman spectrometer) ... 216
- (1) SF6 , HFCs 하이드레이트 샘플제작 ... 216
- (2) SF6 , HFCs 하이드레이트 Raman 분석 ... 217
- (3) Raman 결과 분석 ... 218
- 나. SF6 , HFCs 하이드레이트 기기분석(X-ray diffraction) ... 221
- (1) SF6 , HFCs 하이드레이트 샘플제작 ... 221
- (2) SF6 , HFCs 하이드레이트 XRD 분석 ... 221
- (3) SF6 , HFCs 하이드레이트 XRD 측정결과 분석 ... 222
- 다. 하이드레이트의 형성율, 수득율 및 회수 분리 효율 ... 224
- (1) 하이드레이트 형성율 ... 224
- (2) 하이드레이트의 수득율 ... 225
- (3) 하이드레이트 회수 분리 효율 ... 226
- 라. 하이드레이트 펠렛 해리 특성 실험 ... 227
- (1) 하이드레이트 펠렛의 해리 형상 관찰 실험 장치 ... 227
- (2) 하이드레이트의 펠렛 해리 형상 관찰 실험방법 ... 228
- (3) 하이드레이트의 펠렛 해리 형상 관찰 실험결과 ... 229
- 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 230
- 1. 목표달성도 ... 230
- 2. 관련 분야 기여도 ... 231
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 232
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 233
- 제 7 장 참고문헌 ... 236
- 끝페이지 ... 238
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.