Attrition characteristics of $CO_2$ absorbents for pre-combustion $CO_2$ capture were investigated to check attrition loss of those absorbents and to determine solid circulation direction and the better $CO_2$ absorbent. The cumulative attrition losses of two absorbents increased with increasing time. However, attrition loss under a humidified condition was lower than that under a non-humidified condition case. Between two absorbents, attrition loss of PKM1-SU absorbent was higher than that of P4-600 absorbent. The average particle sizes of the attrited particles were less than $2.5{\mu}m$ for two absorbents under a non-humidified condition case, and therefore, we could conclude that the main mechanism of attrition for two absorbents is not fragmentation but abrasion. Based on the results from the test for the effect of humidity on the attrition loss, we selected solid circulation direction from SEWGS reactor to regeneration reactor because the SEWGS reactor contains more water vapor than regeneration reactor. Attrition loss and make-up rate of two absorbents were compared based on the results from $CO_2$ sorption capacity tests and attrition tests. Required make-up rate of P4-600 absorbent was lower than that of PKM1-SU absorbent. However, more detail investigation on the optimum regeneration temperature, manufacturing cost, solid circulation rate, regeneration rate, and long-term sorption capacity should be considered to select the best $CO_2$ absorbent.
Kim, Jae-Young;Park, Young Cheol;Jo, Sung-Ho;Ryu, Ho-Jung;Baek, Jeom-In;Park, Yeong Seong;Moon, Jong-Ho
Clean Technology
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v.19
no.2
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pp.165-172
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2013
In this study, the hydrogen chloride removal using K-based dry sorbents ($K_2CO_3/Al_2O_3$, KEPRI, Korea) was studied with varying the pressure in a fixed bed reactor (15 cm tall bed with 0.5 cm I.d.). Working temperature was $400^{\circ}C$ and feed gas concentration was 750 ppm (HCl vol%, $N_2$ balance). The chloride sorption capacity of sorbent increases with increasing pressure (1, 5, 10, 15 and 20 bar). Also, after forming KCl crystal by reaction with $K_2CO_3$ and HCl, owing to the strong bonding energy, sorbent regeneration was practically impossible. Its optical, physical and chemical characterizations were evaluated by SEM, EDAX, BET, TGA and XRD. At $400^{\circ}C$ and 20 bar condition, working condition for the dehalogenation process after gasification, K-based dry sorbent showed high HCl sorption capacity and HCl/$N_2$ separation performances comparing with Ca-based and Mg-based dry sorbents.
Cha, Wang Seog;Lim, Byeong Jun;Kim, Jun Su;Lee, Sung Youn;Park, Tae Jun;Jang, Hyun Tae
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.4
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pp.17-24
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2021
The development of a new sorbent for carbon dioxide depends on several factors, such as fast adsorption/absorption velocity, hydrophobicity, and lower regeneration temperature than commercial sorbent. In this study, aminosilane grafted activated carbon was synthesized to capture CO2. Methyltrimethoxysilane (MTMS) and 3-aminopropyl-triethoxysilane (APTES) were used as the grafting precursor of the amine functional group. The APTES grafting activated carbon showed higher sorption property than MTMS used one. The characteristics of the separation mechanism of carbon dioxide were examined by measuring the adsorption capacity according to temperature and carbon dioxide partial pressure. The absorption capacity of carbon dioxide was similar to amine grafting activated carbon and activated carbon at 25℃, but amine-grafted activated carbon was higher at 75℃. The amine functional group-grafted activated carbon showed higher absorption capacity than activated carbon with a 1% carbon dioxide partial pressure. Aminosilane grafting of activated carbon was chemically absorbed but also showed the characteristics of physical adsorption. The reforming activated carbon with an amine functional group grafted solid absorption/adsorption sorbent would significantly impact the material engineering industry and carbon dioxide adsorption process. The functionalized sorbent is a high-performance composite material. The developed sorbent may have applications in other industrial processes of absorption/adsorption and separation.
Kim, Jae-Young;Lim, Ho;Woo, Je Min;Jo, Sung-Ho;Moon, Jong-Ho;Lee, Seung-Yong;Lee, Hyojin;Yi, Chang-Keun;Lee, Jong-Seop;Min, Byoung-Moo;Park, Young Cheol
Korean Chemical Engineering Research
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v.55
no.3
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pp.419-425
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2017
In this study, the performance characteristics of the K-based sorbents (KEP-CO2P2, KEPCO RI, Korea) has been studied in relation with the heat exchanger structure and shape in a mixing zone of the carbonator in the bench-scale dry $CO_2$ capture process. Two types of heat exchangers (different structure and shape) were used in the carbonator as CASE 1 and CASE 2, in which the experiment has been continuously performed under the same operating conditions. During the continuous operation, working temperature of carbonator was 75 to $80^{\circ}C$, that of regenerator was 190 to $200^{\circ}C$, and $CO_2$ inlet concentration of the feed gas was 12 to 14 vol%. Especially, to compare the dynamic sorption capacity of sorbents, the differential pressure of the mixing zone in the carbonator was maintained around 400 to 500 mm $H_2O$. Also, solid samples from the carbonator and the regenerator were collected and weight variation of those samples was evaluated by TGA. The $CO_2$ removal efficiency and the dynamic sorption capacity were 64.3% and 2.40 wt%, respectively for CASE 1 while they were 81.0% and 4.66 wt%, respectively for CASE 2. Also, the dynamic sorption capacity of the sorbent in CASE 1 and CASE 2 was 2.51 wt% and 4.89 wt%, respectively, based on the weight loss of the TGA measurement results. Therefore, It was concluded that there could be a difference in the performance characteristics of the same sorbents according to the structure and type of heat exchanger inserted in the carbonator under the same operating conditions.
Song Ho-Jun;Lee Seoungmoon;Song Hocheol;Ahn Se-Woong;Park Jin-won
Journal of Energy Engineering
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v.14
no.4
s.44
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pp.219-225
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2005
for the removal of carbon dioxide in flue gas, which is the main cause of the global warming, chemical absorption methods were widely used for years. Alkanolamines such as MEA, AMP, MDEA are mainly used as an absorbent. In this study, cyclic amines - Piperazine, Piperidine and Cyclohelylamine are investigated to compare the chemical solubilities, absorption capacities and rate ot reaction. In conclusion, Piperazine is the most effective absorbent of $CO_2$ and ran be the excellent alternative to the former absorbents. Experiments were performed at 5, 10, 15 weight percent, 30, 40, $50^{\circ}C$, and the gas solubilities are determined by back-titration method, and using Gas Chromatography the absorption rate was compared.
본 연구에서는 비분산 적외선 방식을 이용한 일산화탄소, 이산화탄소 듀얼 센서 모듈을 실현한다. 비분산 적외건 방식은 가스분자가 특정 파장의 적외선을 흡수하는 특성을 이용하여 가스의 적외선 흡수도를 측정하여 농도로 환산하는 방식이다. 비분산 적외선 방식은 수명이 길고 정밀도가 높아 기존의 접촉식(화학식) 센서에 비해 우수한 특성을 가지고 있다. 중요한 기술은 NDIR의 핵심부분인 광 공동의 설계 기술과 센서의 성능을 최종 결정짓는 농도-온도 교정 기술이다. 현재까지 개발된 광공동 기술은 $CO_2$ 센서의 단일 센서 방식이었다. 본 연구에서는 이 기술을 접목한 일산화탄소까지 동시에 측정할 수 있는 광 공동기술과 교정기술을 연구개발하여 하나의 광 공동으로 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 측정 할 수 있는 고기능 센서를 실현하는 것이다.
Amine can undergo irreversible reactions by $O_{2}$ and high temperature in amine scrubbing process and these phenomena are called "degradation". Degradation causes not only a loss of valuable amine, but also operational problems such as foaming, corrosion and fouling. In this study, using various chemical absorbents(MEA; monoethanolamine, AMP; 2-amino-2-methyl-1-propanol, DAM; 1,8-diamino-p-menthane), we examined the following variable. I) loading ratio of $CO_{2}$ at $50^{\circ}C$ and $120^{\circ}C$, ii) concentration variation and initial degradation rate constant of absorbent in $CO_{2}$ and $CO_{2}/O_{2}$ system, and iii) effect of degradation by $O_{2}$. The $CO_{2}$ loading of 20 wt% DAM was 400% and 270% higher than that of 20 wt% MEA and AMP at 50, respectively and was the largest the difference of $CO_{2}$ loading between absorption $(50^{\circ}C)$ and regeneration $(120^{\circ}C)$ condition. The initial degradation rate constant of 20 wt% DAM was $2.254{\times}10^{-4}cycle^{-1}$ which was slower than that of MEA $(2.761{\times}10^{-4}cycle^{-1})$ and AMP $(2.461{\times}10^{-4}cycle^{-1})$ in $CO_{2}$ system. Also, it was increased 30% by $O_{2}$ that effects on the degradation by $O_{2}$ was less than 100% increased. these degradation reactions was able to identify by formation of new peak in GC and FT-IR spectrum analysis.
Jang, Won Jin;Yoon, Yeo Il;Park, Sang Do;Rhee, Young Woo;Baek, Il Hyun
Applied Chemistry for Engineering
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v.19
no.6
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pp.645-651
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2008
In this study, the new solubility data at high pressure condition applicable to pre-combustion $CO_2$ capture system were found. Experiments were conducted within the temperature range of $40{\sim}80^{\circ}C$ while increasing the pressure from 0 to 50 bar. The effect of MDEA (N-methyldiethanolamine) concentration was studied by varying the concentration from 30 to 50 wt%. In order to improve the absorption rate of MDEA, piperazine was added in ranging of 5~10 wt% into the MDEA solution as a activator. From this experiment, the equilibrium partial pressure was increased with increasing MDEA concentration in absorbent and reaction temperature. Also absorption rate was increased with increasing the reaction temperature. It was noted that the mixture of piperazine and MDEA aqueous solution showed faster absorption rate by 2.5 times than only the MDEA aqueous solution with 40 wt% cencentration at initial reaction stage and also increased absorption capacity by 16%.
The chlorophyll fluorescence and photosynthetic $CO_2$ fixation capacity of leaves from three major crop trees found on Jeju Island, Camellia sinensis L., Camellia japonica L., and Citrus unshiu M., were analyzed. The photosynthetic $CO_2$ fixation rate of C. sinensis was similar to that of C. unshiu, and much higher than that of C. japonica which belongs to the same genus. Stomatal conductance in the three species was high at dawn and low during daytime. The intercellular $CO_2$ concentration of the three species was also high at dawn and decreased at midday. The transpiration rate showed an opposite trend from the intercellular $CO_2$ concentration. The photochemical efficiencies of PSII (Fv/Fm) in C. sinensis were slightly lower at midday compared to the level at dawn and/or dusk. The decline in Fv/Fm of C. sinensis at midday was much smaller than that of C. japonica. These results indicate that C. sinensis is better acclimated to high levels of radiation under natural conditions in late summer, although its PSII reaction center was inhibited by strong radiation. Of the chlorophyll fluorescence parameters in the species, the RC/CS decreased significantly while the ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC, and DIo/RC increased significantly at midday in late summer. However, C. unshiu did not show significant changes in these values depending on the time of day. Among the three species, the daily $CO_2$ fixation rate in C. sinensis ($320.1mmol\;m^{-2}d^{-1}$) was the highest, followed by that of C. unshiu ($292.5mmol\;m^{-2}d^{-1}$) and C. japonica ($244.8mmol\;m^{-2}d^{-1}$). Thus, C. sinensis may be a valuable crop tree in terms of the uptake of $CO_2$ under natural field conditions.
Seo, Jong-Beom;Choi, Won-Joon;Moon, Seung-Jae;Lee, Gou-Hong;Oh, Kwang-Joong
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.12
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pp.1287-1293
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2008
In this study, a blend of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and ammonia (NH$_3$) was used to achieve high absorption rates for carbon dioxide (CO$_2$) as suggested at several literatures. The absorption rates of aqueous AMP and blended AMP+NH$_3$ solutions with CO$_2$ and nitrogen dioxide (NO$_2$) were measured using a stirred-cell reactor at 303 K. The effect of the added NH$_3$ to enhance absorption characteristics of AMP was studied. The performances were evaluated under various operating conditions. The absorption rates increased following the increase of the concentration of NH$_3$. The absorption rate of NH$_3$ blended into 30 wt.% AMP solution with NO$_2$ at 303 K was 12.6$\sim$32.6% higher than that of aqueous AMP solution without NH3. Also, the addition of 3 wt.% NH$_3$ to 30 wt.% AMP increased 48.2$\sim$41.6% values for the reactions with CO$_2$ and NO$_2$ at 303 K. Therefore, it clearly shows that the reaction rate of AMP with CO$_2$ and NO$_2$ can be increased by the addition of NH$_3$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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