• Journal of Energy Engineering
• /
• v.15 no.1 s.45
• /
• pp.52-59
• /
• 2006

This paper examined the conversion of methane to hydrogen and other higher hydrocarbons using dielectric barrier discharge with AC pulse power. Two metal electrodes of a coaxial-type plasma reactor were separated by gas gap and an alumina tube. The inner electrode was located inside the alumina tube. The alumina tube was located inside the stainless steel tube, which was used as the outer electrode. Effect of feed gas composition (methane, oxygen, argon, water and helium), flow rate, applied frequency, input volt-age on methane conversion and product distribution were studied. The major products of plasma chemical reactions were ethylene, ethane, propane, buthane, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. The increment of applied voltage and the usage of inert gas as the background (helium and argon) enhanced the selectivity of hydrocarbons and methane conversion. The addition of water in the feed stream enhanced the conversion of methane and yield of hydrogen. Higher voltage leads to higher yield of $C_2H_6,\;C_3H_8,\;C_4H_{10}$ and yield or $C_2H_2\;and\;C_2H_4$ appeared highly in lower voltage.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.06a
• /
• pp.231-234
• /
• 2005

수소 기반의 에너지 사회는 중소규모 분산 발전과 연료 전지 자동차에서 시작될 거라는 예측이 지배적이다. 가정용 고분자 연료전지 시스템은 상업화에 가장 가까운 소규모 분산 발전 시스템중의 하나이며, 에너지기술연구위원에서는 가정용 고분자 연료전지에 수소를 공급하기 위한 천연가스 수증기 개질시스템의 개발을 진행해 왔다. 효율 향상과 제작의 용이성, 그리고 소형화에 초점을 맞추어 개발된 prototype-I은 $2.0Nm^3/hr$의 순수 수소 생산 용량을 가지고 있으며, 수증기 개질기와 수성가스 전이 반응기 수중기 생성 장치, 그리고 반응열 공급에 필요한 버너 등을 이중 동심원관에 통합한 형태이다. 수중기 개질과 수성가스 전이 반응을 거쳐 나오는 개질 가스의 조성은 $72.3\%\;H_2,\;4.8\%\;CH_4,\;0.7\%\;CO,\;22.2\%\;CO_2$이며, 이때 S/C 비율은 2.5였다. 고분자 연료 전지 공급 시 요구되는 CO 농도가 10ppm 이하이기 때문에, 본 시스템에는 선택적 산화 반응기를 2단으로 설치하여 CO. 농도를 10ppm 이하로 낮추어주었다. 전체 시스템의 열효율은 LHV 기준으로 $68\%$. Prototype-I의 운전을 통해 설계 개선안을 도출하였으며, 이를 적용해 제작한 prototype-II가 시험 운전 중이다,. 통합된 개질 시스템에서는 각 단위 반응기사이의 열교환을 최적화하여 단위 반응들이 적정 온도 범위에서 일어나도록 유도하는 것이 중요하다. Prototype-II는 수증기 개질 반응기와 WGS 반응기, 수증기 생성 장치 사이의 열교환율을 향상시켜 농도를 $2.5\%$로 감소시키면서 CO의 농도는 $1\%$이하로 유지하였다. 이 결과를 바탕으로 얻어진 메탄 전환율은 $87\%$이고, 열효율은 LHV 기준으로 $75\%$이다. 아울러 개선점을 적용한 선택적 산화 반응기를 제작하였다. 개질 가스와 산소의 혼합을 유도하고, 반응기 온도의 제어를 통해 선택적 산화 반응의 속도와 선택성을 향상시키고자 한다. 시스템의 운전을 통해 메탄 전환율과 열효율의 개선을 진행할 예정이다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.40 no.6
• /
• pp.709-714
• /
• 2002

To investigate the decomposition kinetics of poly(ethylene terephthalate) the high pressure molten-polymer injector has been devised. Using the experimental apparatus equipped with batch reactor and high pressure molten-polymer injector the decomposition of PET has been performed at constant pressure of 250 bar and 300, 320, $340^{\circ}C$, respectively. At each temperature conditions the conversions after initial 1 minute have shown very high values such as 76-90%. As the temperature increases the conversion reaches more than 98% at 10 minutes. Based on the second order reaction model the reaction rate constants have been obtained. We can calculate the conversions within 2% errors utilizing optimized rate constants. The activation energy for the decomposition of PET at subcritical conditions has shown to be 54.4 kJ/mol.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.27 no.4
• /
• pp.394-401
• /
• 2005

A nonthermal plasma-assisted fuel reformer was developed and the effects of operating variables on the performance of this reformer were studied. The $H_2$-rich reformed gas from the reformer was injected into a diesel engine under an idle condition and the effects of the amount of injected gas on the NO and soot reduction were investigated. It was found that with increasing electric power consumption, the degree of facility of ignition of the reforming reaction in the reformer could be enhanced. The performance of the reformer including $H_2$ concentration, $H_2$ recovery, and energy conversion was affected only by the O/C mole ratio. This was because the equilibrium reaction temperature was governed by the O/C mole ratio. With increasing O/C mole ratio, the $H_2$ recovery and energy conversion passed through the maximum values of 33.4% and 66%, respectively, at an O/C mole ratio between 1.2 and 1.5. The reason why the $H_2$ recovery and energy conversion increased with increasing O/C mole ratio when the O/C mole ratio was lower than $1.2{\sim}1.5$ appeared to be that the complete oxidation reaction occurred more enough with increasing O/C mole ratio in this low O/C mole ratio range and accordingly the reaction temperature increased. Whereas the reason why the $H_2$ recovery and energy conversion decreased with increasing O/C mole ratio when the O/C mole ratio was higher than $1.2{\sim}1.5$ appeared to be that the complete oxidation reaction was further advanced and the $H_2$ recovery and energy conversion decreased. As the weight ratio of reformed diesel to total diesel which entered the diesel engine was increased to $18.2{\sim}23.5%$, NO and soot reduction efficiencies increased and reached as values high as 68.5% and 23.5%, respectively.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1996.10b
• /
• pp.85-90
• /
• 1996

석탄 직접연소의 신기술인 Cyclone 연소기술은 환경오염저감 기술증의 하나로서, 고온 연소로 인해 회분이 연소실 내부에서 용융, 제거된 후 고온의 청정연소가스만 보일러로 유입된다. 또한 연소기의 fuel-rich 연소조건하에서 생성된 고온의 불완전연소가스는 보일러 입구에서 충분한 재연소공기를 공급함으로서 완전연소시킬 수 있으므로 적은 시설투자 비용으로 기존 오일이나 가스용 보일러를 석탄용으로 전환이 용이할 뿐만 아니라 이러한 다단 연소방식을 채택하여 NOx 제어도 가능하다는 이점이 있다. Cyclone 연소기술의 개발은 석탄의 청정연소 뿐만 아니라 그 기술을 토대로 석탄가스화, MHD 발전, 가연성 폐기물 소각등에도 활용할 수 있다. 따라서 국내 기술자립을 위해 실험용 Cyclone 연소기를 설계, 제작 및 연소실험을 수행한 결과, Peco-semi탄을 연료로 공급량 약 30 kg/hr, 공기비 약 1.0 일 때 탄소전환율은 약 95% 이며 회분제거율은 약 70%임을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.11a
• /
• pp.453-456
• /
• 2007

감압 증류 후 생성되는 중질유의 고도화를 위하여 코킹 공정을 거친 후 정유 부산물로 생성되는 열적으로 매우 안정하고, 높은 발열량을 갖는 반면 황, 바나듐 함량이 높은 석유코크스의 효과적인 이용을 위하여 본 연구에서는 가스화 공정을 적용하였다. 1T/D 용량의 분류층 가스화기를 이용하여 유연탄(drayton coal), 석유코크스, 또는 혼합한 경우의 가스화 성능을 알아보았으며, 각각의 경우에 대하여 비교하여 보았다. 높은 열 안정성을 갖는 석유코크스의 효과적인 가스화를 위하여 반응기 내 체류시간 및 버너 노즐 변경에 따른 가스화 성능 개선을 시도하였으며, 이때의 온도, 산소/원료 공급량 조건에 따른 생성가스 성분 및 탄소전환율, 냉가스효율 변화 특성을 알아보았다. 버너 노즐 구경 변경으로 인한 슬러리의 미립화를 통하여 향상된 탄소전환율 및 냉가스효율을 얻을 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
• /
• v.20 no.3
• /
• pp.296-307
• /
• 2010

This paper deals with the energy transmission ratio of the elastic waves transmitting through a solid wall. Based on the displacement of the reflected and transmitted waves relative to the incident waves, the energy transmission ratio of the wave was obtained by multiplying the vibration velocity and stresses. Numerical calculation provided with the transmission ratio and refraction angle corresponding to the incidence angle, and it showed the mode conversion from the incident longitudinal wave to the transmitted transverse wave in particular incidence angle range. The paper established a procedure to find the incidence angle of the maximum energy transmission ratio and confirmed it by experiment.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.05a
• /
• pp.17-21
• /
• 1999

석탄가스화기는 IGCC의 핵심으로서 석탄을 고온에서 열분해 연소 및 가스화하여 연료가스인 저/중열량 가스(CO,H$_2$)로 전환하는 장치이며, Texaco,Destec 및 Shell 등 분류층 가스화기가 발전용으로서 개발중에 있다. 전력연구원에서는 가압분류층 가스화기(Pressured Drop Tube Furnance)를 이용하여 석탄의 가스화 특성을 연구하고 있다. 석탄가스화 공정은 탄종과 운전조건에 따라 그 반응 특성의 편차가 매우 심하고 가스화 특성 실험시 탄종이 자국위주로 되어 있어 우리나라에 많이 수입되는 석탄에 대한 가스화특성에 대한 정보가 많지 않다. 따라서 본 연구는 상용가스화기의 운전조건을 모사한 분위기하에서 석탄가스화 특성을 결정하는 것이 목적이며, Adaro탄을 대상으로 15기압 가압하에서 반응온도 140$0^{\circ}C$, 산소/석탄비 0~l.5, 석탄입자 45~63$mu extrm{m}$, 그리고 석탄 공급율은 6g/min으로 실험조건을 주어 산소/석탄비 변화시 탄소전환율 및 냉가스효율에 대한 석탄가스화 반응 특성을 평가하였다.(중략)

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.34 no.2
• /
• pp.126-130
• /
• 2023

In response to environmental demands, pyrolysis is one of the practical methods for obtaining reusable oils from waste plastics. However, the waste plastic pyrolysis oils (WPPO) are consumed as low-grade fuel oil due to their impurities. Thus, this study focused on the upgrading method to obtain naphtha catalytic cracking feedstocks from WPPO by the hydroprocessing, including hydrotreating and hydrocracking reaction. Especially, various transition metal sulfides supported catalysts were investigated as hydrotreating and hydrocracking catalysts. The catalytic performance was evaluated with a 250 ml-batch reactor at 370~400 ℃ and 6.0 MPa H₂. Sulfur-, nitrogen-, and chlorine-compounds in WPPO were well eliminated with nickel-molybdenum/alumina catalysts. The NiMo/ZSM-5 catalyst has the highest naphtha yield.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.71.2-71.2
• /
• 2011

300MW 급 태안 IGCC 가스화 플랜트 및 기존 발전소에 CCS 를 설치할 경우에 대해 기술 타당성 검증을 목적으로 CCS 모델링을 수행하였다. CCS Case Studies 는 플랜트 운전부하에 따른 $CO_2$ 제거율, $H_2S$ 제거율, 소모동력 범위 등 플랜트 성능을 예측할 수 있다. Case Studies 결과를 활용하여 설계된 CCS 설비 용량이 운전범위에 적합한지를 판단할 수 있고 과잉 설계되었을 경우 플랜트 건설비를 절감할 수 있다. IGCC 가스화 플랜트에서 생산되는 합성가스의 $CO_2$ 분압, 목표 $CO_2$ 제거율, 경제성을 기준으로 적합한 CCS 공정을 판단한 결과 Selexol 공정이 선정되었다. Selexol 공정은 고압, 고농도의 산성가스 제거에 적합하며 다른 물리적 용매인 Rectisol 공정에 비해 건설비용이 경제적이고 화학 흡수제인 아민과 비교하여 운전 온도 범위가 넓다. CO, $H_2O$ 를 $CO_2$, $H_2$ 로 전환하는 Water Gas Shift Reaction (WGSR) 공정은 Co/Mo 촉매 반응기로 구성되었고 Selexol 공정은 $H_2S$ Absorber, $H_2S$ Stripper, $CO_2$ Absorber, $CO_2$ Flash Drum 로 구성되었다. WGSR+Selexol 모델링은 Wet Scrubber 후단의 합성가스 (40.5 bar, $136{\sim}139^{\circ}C$) 를 대상으로 하였다. WGSR+Selexol 공정 운전 조건 변화 [Process Design Case(PDC), Equipment Design Case(EDC), Turndown Design Case(TDC)] 에 따른 플랜트 모델링 결과를 비교분석 하였다. 주요 분석 내용은 WGSR 설비에서의 CO 의 $CO_2$ 전환 효율, Selexol 설비에서 $CO_2$ 제거 효율, $H_2S$ 제거 효율이다. 모델링 결과 WGSR 설비에서의 CO 의 $CO_2$ 로의 전환율 99.1% 이상, Selexol 설비에서 $CO_2$ 제거율은 91.6% 이상, $H_2S$ 제거율 100%이었다. CCS 설비 설치에 따른 플랜트 성능 영향을 분석하기 위해서 CCS 설비의 Chiller, Compressor, Pump 소비동력을 계산하였다. 모델링 결과 Chiller 는 2.6~8.5 MWth, Compressor 는 3.0~9.6 MWe, Pump 는 1.4~3.0 MWe 범위 이었다. 플랜트 로드가 50%인 TDC 소모동력은 플랜트 로드가 100%인 PDC 소모동력의 절반 수준이었다. 합성가스를 WGS+Selexol 공정을 통해 수소가스로 전환시키면 가스터빈 연료가스의 Lower Heating Value (LHV) 값이 평균 11.5% 감소하였다.