• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1993.11a
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• pp.42-45
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• 1993

내경 0.1 m 의 draft tube 를 갖는 직경 0.3 m, 높이 2.7 m 인 내부순환유동층 가스화반응기에서 호주산 준 역청탄을 공기와 수증기를 사용하여 가스화 하였다. draft tube에 공기를 주입하여 연소반응, annulus 구역에 수증기를 주입하여 가스화하여 연소반응에서 생성된 열을 annulus 에 공급하였다. 반응기온도와 석탄주입량에 따라 H$_2$, CO 및 발열량이 증가하였으나 공기의 유량증가에 따른 H$_2$, CO는 감소하고 $CO_2$ 는 증가하였으며 발열량은 감소하였다.

• Resources Recycling
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• v.24 no.6
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• pp.3-8
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• 2015

Gasification characteristics and gas produced from a sewage sludge char were analyzed by using a thermobalance reactor, which is used for a reaction kinetic analysis by measuring weight change of materials at a desired temperature. Gasification reaction rate increased with increasing temperature and steam partial pressure due to the promotion of gasification reaction. Three models of gas-solid reaction were applied to the reaction kinetics analysis and modified volumetric reaction model was an appropriated model for the steam gasification of the sewage sludge char. Apparent activation energy and pre-exponential factors were evaluated as 155.5 kJ/mol and $14,087s^{-1}atm^{-1}$, respectively. The order of reaction on steam partial pressure was 0.68. Gas analysis was performed at $900^{\circ}C$ and hydrogen concentration was highest in the gas concentrations, which increased with increasing the steam partial pressure. Hydrogen concentration increased the most and hydrogen concentration in the produced gas was 2-4 times higher than that of carbon monoxide due to the gasification and water gas shift reaction.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1995.05a
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• pp.129-132
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• 1995

상압의 유동층반응기 (0.1 m-i.d x 1.6 m-high) 에서 호주탄을 수증기와 공기를 사용하여 가스화 하였다. 또한 반응기에서 촉매효과를 고찰하기 위해 $K_2$SO$_4$+Ni(NO$_3$)$_2$ 촉매를 호주탄에 담지하여 가스화반응을 수행하였다. 생성가스조성, 생성가스량, 탄소전환율, cold gas efficiency 및 발열량 등에 대한 유동화속도 (2~5U$_{mf}$), 반응온도 (750~90$0^{\circ}C$), 공기/석탄 비 (1.6~3.2), 수증기/석탄 비 (0.63~l.26)의 영향을 조사하였다. 탄소전환율, 생성 가스량, 생성가스 발열량 및 cold gas efficiency 는 유동화속도와 반응온도의 증가에 따라 증가하였다. 공기/석탄 비가 증가함에 따라 탄소전환율과 생성가스량 및 cold gas efficiency 는 증가하지만 생성가스 발열량은 감소하였다. 수증기/석탄 비의 증가에 따라 발열량, cold gas efficiency 및 생성가스량은 증가하였으며, 탄소 전환율은 거의 일정하였다. 촉매 가스화반응에서 유동화속도, 반응온도, 공기/석탄 비 및 수증기/석탄 비의 증가에 따라 탄소 전환 율, 생성가스량, 생성가스 발열량 및 cold gas efficiency 는 크게 향상됨을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.6
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• pp.821-825
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• 2014

Steam gasification of sawdust char was performed in a thermobalance reactor at high temperature. Gasification temperature was changed from $850^{\circ}C$ to $1400^{\circ}C$ and steam partial pressure was 0.3, 0.5 and 0.7 atm. Three models of gas-solid reaction were applied to the reaction kinetics analysis and modified volumetric model was an appropriate model. Reaction control regime and diffusion control regime were distinct depending on the temperature. Apparent activation energy and pre-exponential factors for both of the regimes were evaluated and the effects of steam partial pressure were examined. $H_2$ concentration in the produced gas was two times higher than that of CO due to the gasification accompanying by the water gas shift reaction.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.1
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• pp.76-82
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• 2012

Biomass and coal are great potential energy sources for gasification process. These solids can be gasified to produce syngas and bio-oil which can be upgraded further to transportation fuel. Two biomass and three coals have been gasified with steam in a thermobalance reactor under atmospheric pressure in order to evaluate their kinetic rate information The effects of gasification temperature ($600{\sim}850^{\circ}C$) and partial pressure of steam (30~90 kPa) on the gasification rate have been investigated. The three different types of gas-solids reaction models have been applied to the experimental data to compare their predictions of reaction behavior. The modified volumetric reaction model predicts the conversion data well, thus that model was used to evaluate kinetic parameters in this study. The gasification reactivity of five solids has been compared. The obtained activation energy of coal and biomass gasification were well in the reasonable range. The expression of apparent reaction rates for steam gasification of five solids have been proposed as basic information for the design of coal gasification processes.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.75-78
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• 2007

천연가스의 수증기 및 이산화탄소 복합 개질은 탄화수소화합물과 이산화탄소를 원료로 사용하여 수소를 생산하는 공정으로, 온실가스로 지목되고 있는 주요 화합물을 수소와 일산화탄소 혼합 가스로 전환시켜 합성 반응 또는 연료전지에 사용할 수 있도록 해준다. 본 연구에서는 $MgAl_2O_4$를 지지체로 하는 니켈계 촉매를 제조하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응에 사용하였으며, 기존의 수증기 개질촉매 적용 시 문제가 되었던 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화를 피할 수 있었다. 개발된 촉매 레시피를 바탕으로 펠릿 촉매를 제조하여 0.1 bpd규모의 Fischer-Tropsch 합성 반응에 적용 가능한 튜브형 반응기에 적용하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응을 실시하였으며, 반응기의 온도 구배, 가스 조성 변화를 관찰하였다. 반응 조건에 따른 촉매 및 반응기의 성능 최적화를 실시하여 최적 촉매 및 반응기 성능을 모색하고자 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.93-95
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• 2006

도시가스, LP 가스, 가솔린 등의 수증기 개질의 반응온도가 $700^{\circ}C$이상의 고온에서 이루어지는 것에 비해 DME 수증기 개질의 반응온도는 $400^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 이루진다는 점에서 우수하다. 또한 황 성분을 함유하지 않기 때문에 원료로부터 탈황 과정이 필요 없다. 특히 DME 수증기 개질의 경우 반응온도가 낮은 것과 개질 촉매가 일반적으로는 Cu 계 촉매이기 때문에 도시가스 등의 개질장치와 달리 CO 변성 장치가 불필요하다. 이 때문에 수소제조를 위해 개질장치가 소형화 가능하고 연료전지 자동차로의 탑재가 용이하여 가능성이 높다 개질장치가 소형화 가능한 것으로 메탄올의 수증기 개질이 있지만 메탄올은 독성이 있다는 점이 문제시되고 있다. 그 점에서 메탄올의 수증기 개질 보다 반응 온도는 다소 높게 되지만 독성 없는 DATE는 기존의 LP가스 인프라를 이용할 수 있는 ME는 특히 우수한 수소제조를 위한 원료이고 수소저장체로 사료된다. 본 연구에서는 가능성 높은 촉매를 사용하여 DME로부터 수소 전환율, 수소 생성속도와 양에 대한 실험실적 결과를 고찰하고자 수행하였다

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.6
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• pp.1015-1020
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• 2012

Lignite of low rank coal and petroleum coke of high sulfur content can be high potential energy sources for coal gasification process because of their plentiful supply. The steam gasification of lignite, anthracite, and pet coke has been carried out in both an atmospheric thermobalance reactor and a lab-scale fludized bed reactor (0.02 m i.d. ${\times}$ 0.6 m height). The effects of gasification temperature ($600{\sim}900^{\circ}C$) and partial pressure of steam (0.15~0.95 atm) on the gasification rate and on the heating value of product gas have been investigated. The modified volumetric reaction model was applied to the experimental data to describe the behavior of carbon conversion, and to evaluate kinetic parameters of char gasification. The results shows that higher temperature bring more hydrogen in the product syngas, and thus increased gas heating value. The feed rate of steam is needed to be optimized because an excess steam input would lower the gasification temperature which results in a degradation of fuel quality. The rank of calorific value of the product gas was anthracite > lignite > pet coke. Their obtained calorific value at $900^{\circ}C$ with 95% steam feed were 10.0 > 6.9 > 5.7 $MJ/m^3$. This study indicates that lignite and pet coke has a potential in fuel gas production.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.4
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• pp.506-512
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• 2013

Biomass and low-grade coals are known to be better potential sources of energy compared to crude oil and natural gas since these materials are readily available and found to have large reserves, respectively. Gasification of these carbonaceous materials produced syngas for chemical synthesis and power generation. Woodchip, sawdust and lignite were gasified with steam in a thermobalance reactor under atmospheric pressure in order to evaluate their kinetic rate information. The effects of gasification temperature ($600{\sim}900^{\circ}C$) and partial pressure of steam (20~90 kPa) on the gasification rate were investigated. The three different types of gas-solid reaction models were applied to the experimental data to predict the behavior of the gasification reactions. The modified volumetric model predicted the conversion data well, thus the model was used to evaluate kinetic parameters in this study. The observed activation energy of biomass, sawdust and lignite gasification reactions were found to be in reasonable range and their rank was found to be sawdust > woodchip > lignite. The expression of apparent reaction rates for steam gasification of the three solids was proposed to provide basic information on the design of coal gasification processes.