Intrinsic Reactivity of NO and $N_2$O gas with Korean Anthracites

국내산 무연탄과 NO, $N_2$O 기체의 고유반응 특성

Thermal analyses were conducted in a thermogravimetric analyzer by isothermal technique in order to characterize the Korean anthracites-nitrogen oxides reaction. The tested coal sample was Dogae anthracites and compared with SP-1 graphite. Carbon-NO and carbon-N$_2$O reactions were carried out with respect to isothermal reaction temperatures (550$^{\circ}C$-900$^{\circ}C$) and reactant gas partial pressures (5 kPa∼20 kPa). In NO reaction, measured reaction orders of NO concentration and activation energy were 0.45∼0.96 and 39∼l12 kJ/mol, respectively. In N$_2$O reaction, measured reaction orders of N$_2$O concentration and activation energy were 0.62∼0.87 and 190∼215.3 kJ/mol, respectively. Compared the Korean anthracites-nitrogen oxides reaction with the combustion reaction, the reaction rate in the oxidation below 700$^{\circ}C$ decreases in the order O$_2$>NO>N$_2$O. But above 700$^{\circ}C$, the reaction rate of N$_2$O is faster than that of NO.

국내 무연탄의 질소 산화물과의 반응 특성을 알아보기 위하여 열중량분석기에서 등온 반응 실험을 행하였다. 사용 무연탄은 도계무연탄이며, 순수한 탄소인 SP-1 흑연이 비교 시료로 선택되었다. 탄소-NO 및 탄소-$N_2$O 반응은 55$0^{\circ}C$~90$0^{\circ}C$범위의 등온 조건과 기체 분압 5kPa~20 kPa조건에서 온도와 기체 분압의 영향을 실험하였다. NO 반응에서는 NO 분압에 대한 차수는 0.45~0.96 범위이었고, 활성화에너지는 39 kJ/mol~112 kJ/mol 범위의 값을 나타내었다. $N_2$O 반응에서는 $N_2$O 분압에 대한 차수는 0.62~0.87 범위이고, 활성화에너지는 190 kJ/mol~215.3 kJ/mol 범위의 값을 나타내었다. 무연탄 연소반응과 비교하면 $700^{\circ}C$ 이하에서는 $O_2$>NO>$N_2$O 순으로 반응속도가 변화하였고, $700^{\circ}C$ 이상에서는 $O_2$>$N_2$O>NO 순으로 반응속도가 빠르게 나타났다.