• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.4643-4648
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• 2010

본 논문에서는 주요 온실가스인 이산화탄소를 고압 환원 분위기인 연소전 조건에서 회수하기 위해 물리흡수제인 DMSO, Sulfone, PEG를 이용하여 이산화탄소 흡수특성을 조사하였다. 회분식 기-액 평형반응기를 이용하여 흡수반응온도 및 압력에 따른 이산화탄소 용해도와 물리흡수제의 재생성, 그리고 초기흡수특성을 연구하였다. 실험결과 PEG가 이산화탄소 용해도 및 초기 흡수능력이 가장 우수하였다. 그리고 PEG를 비롯한 물리흡수제가 다양한 흡수반응온도 및 압력에서 우수하게 재생됨을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제23권6호
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• pp.624-629
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• 2012

온실가스의 주요성분인 이산화탄소를 포집 및 회수하기 위해 세라믹 종이로 만든 허니컴에 $K_2CO_3$를 담지 시켜 이산화탄소 흡수특성을 알아보았다. $70^{\circ}C$, 66% RH 항온항습 조건에서 $K_2CO_3$를 담지 시킨 허니컴 흡수제의 이산화탄소 흡수량은 13.8 wt%를 나타내었다. 이러한 결과는 $K_2CO_3$ 담지율 17.6 wt%와 거의 동일한 수준으로서 허니컴 흡수제에 담지된 $K_2CO_3$의 흡수 반응이 원활하게 진행되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 허니컴 흡수제를 충진한 반응기에 4.51% 이산화탄소와 수분 동시공급 또는 수분 선 공급 후 이산화탄소를 공급하여 $50{\sim}80^{\circ}C$ 범위에서 이산화탄소 흡수 후 파과특성을 분석하였다. 그 결과 수분을 먼저 공급한 후 건조된 이산화탄소를 공급했을 때 더욱 늦게 파괴되어 흡수 반응이 좋아짐을 알 수 있었다. 흡수제와 이산화탄소의 흡수 반응에서의 생성물인 $KHCO_3$는 $128^{\circ}C$에서 이산화탄소를 탈착하여 재생된다는 것을 Temperature Programmed Desorption (TPD)분석 결과를 통해 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.258-263
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• 2007

배가스 이산화탄소 처리를 위한 화학적 흡수공정의 새로운 흡수제로서 암모니아수의 적용 가능성을 고찰하였다. 이산화탄소 흡수용량과 침전 발생의 관점에서 적합한 암모니아수 흡수제 농도와 $CO_2$ 부하(loading, $molCO_2/molNH_3$)를 결정하였다. 이를 위하여 전해액에 대한 Pitzer 모델을 이용하여 암모니아 흡수제 농도에 따른 흡수용량과 침전 발생여부를 계산하였다. $5\;molNH_3/kgH_2O$ 이상의 암모니아수 흡수제를 사용하여 기존 아민류 흡수제 이상의 흡수용량은 얻을 수 있었다. 각 암모니아 흡수제 농도에서 $NH_4HCO_3$ 침전의 발생으로 인하여 조업이 제약되는 $CO_2$ 부하를 구하였다. $5{\sim}14\;molNH_3/kgH_2O$의 암모니아 흡수제는 293, 313 K에서 $CO_2$ 부하 0.5 이상에서 침전이 발행하였다. 침전 생성 $CO_2$ 부하값 이하로 흡수탑을 조업함으로써 고농도 암모니아 흡수제가 배가스 $CO_2$ 처리 공정에 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 흡수용량과 침전발생을 고려하여 배가스 이산화탄소 처리를 위한 흡수제 최적온도는 암모니아수 농도에 따라 297~312 K이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.140-146
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• 2010

이산화탄소 포집기술 중 건식흡수제를 이용한 연소 후 이산화탄소 포집기술에 대하여 최신기술개발 현황에 대하여 자세히 기술하였다. $CO_2$ 포집에 있어서 건식흡수제 이용 기술의 장점으로는 조업온도의 폭이 크고, 에너지손실이 적으며, 폐수발생이 없고, 부식성이 적으며, 고체폐기물의 상대적인 천연성을 들 수 있다. 현재 한국과 미국에서는 건식흡수제의 성능 개선과 더불어 실제 연소배가스로부터 $CO_2$ 포집을 위한 공정 개발을 통해 포집비용을 줄이려는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 건식흡수제는 가격이 싼 알칼리금속 계열의 화학흡수제, 아민을 실리카 지지체에 고정시킨 흡수제, 아민을 실리카 지지체에 공유결합시킨 흡수제, 기공성의 탄소에 아민의 기능성을 첨가시킨 흡수제, 아민고정 고분자지지체 흡수제, 금속유기구조체등의 연구가 이루어지고 있다. 포집비용을 대폭 줄이기 위하여 소재에 있어서도 혁신적인 성능 개선이 필요한 시점이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.185-189
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• 2009

10 wt% 암모니아수 흡수제에서 이산화탄소 흡수속도를 교반셀 반응기를 이용하여 293~337 K 범위에서 측정하였다. 암모니아 흡수제와 이산화탄소의 반응속도를 아레니우스 식으로 나타내었으며 활성화에너지는 50.42 kJ/mol였다. 2-Amino-2-methyl-1-propanol(AMP), 2-amino-2-methyl-1,3-propandiol(AMPD), 2-amino-2-ethyl-1,3-propandiol(AEPD)의 입체장애아민 첨가제가 1 wt% 함유된 흡수제에서의 이산화탄소 흡수속도를 측정하였다. 아민 첨가제들은 흡수속도에 영향을 주었으며 1 wt%의 AMP를 첨가한 경우 반응속도 상수는 약 53% 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.431-438
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• 2012

아민 수용액을 이용한 이산화탄소 포집기술은 현재 가장 넓게 연구되는 분야이다. 전체 공정은 선택적 이산화탄소 흡수를 위한 흡수탑과 흡수제를 재생하고 고순도 이산화탄소를 얻기 위한 재생탑으로 이루어져있다. 공정 성능에 영향을 미치는 복잡한 설계 변수들이 존재하기 때문에 상업적으로 신뢰할만한 공정을 설계하기 위해서는 모델링을 통한 공정 해석과 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 공정의 수렴문제를 고려하여 분해방법을 사용하였고, 아민계 흡수제를 이용하는 이산화탄소 포집 공정의 변수들에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 현실적인 설계 결과를 얻기 위해 비평형 모델을 사용하였고 95% 이상의 순도로 90%의 이산화탄소를 회수할 수 있는 최적화된 공정을 설계할 수 있었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.61-64
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• 1997

1. 서론 : 적절한 이산화탄소의 분리는 지구온난화의 가속현상을 늦출 수 있을 뿐만 아니라 각종 탄화수소가스의 원료로 분리 정제된 이산화탄소를 재이용할 수 있으므로 경제적으로 매우 중요하다. 이산화탄소 분리에 사용되던 기존 공정들의 단점을 보완할 수 있는 대체방안으로 최근에 개발되기 시작한 것이 소수성의 다공성 고분자 분리막(hydrophobic porous ploymeric membrane) 방법인데, 이는 모듈의 유효 막 표면적이 상대적으로 크고 기체와 액체의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있으므로 범람 등의 현상이 없으나 막 자체의 저항이 비교적 큰 단점을 가지고 있다. Qi와 Cussler는 이러한 특성을 가지는 중공사막 모듈에서의 기-액 흐름에 대한 물질전달 상관관계식을 얻었으며[1], Karoor 등은 여러 가지 중공사막 모듈을 사용하여 순수물과 diethanolamine(DEA) 등의 흡수제에 대한 이산화탄소의 물질전달 거동을 수치모델과 실험을 통하여 고찰하였다[3]. 또한 중공사막 접촉기의 실제적 응용에 대하여 Matsumoto 등은 화력발전소에서 발생하는 연소가스 내의 이산화탄소 흠수에 대한 연구를 수행하였다[4]. 본 연구에서는 중공사막 접촉장치를 사용하여 흡수제를 순수물과 탄산칼륨($K_2CO_3$)을 사용했을 경우의 이산화탄소의 분리 거동을 수치모델과 실험을 통하여 고찰하였다. 수치모델의 경우 이전까지의 연구가 반응이 없는 경우나 반응식을 간략화시킨 경우에 한정되었는데 비하여, 반으이 있는 경우 각각의 반응물질들의 거동을 고려한 반응식을 유도하여 해를 구하고자 하녔다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.284-287
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• 2010

본 연구논문에서는 주요 온실가스인 이산화탄소의 제거를 목적으로 이온성 액체를 실험실규모로 제조한 후 기-액 흡수평형장치를 이용하여 이산화탄소의 용해도 및 재생특성 그리고 희석제첨가에 따른 영향을 조사하였다. 이산화탄소 용해도는 흡수평형압력 25bar조건에서 두 이온성 액체 모두 0.6 mole $CO_2$/mole ILs의 비슷한 흡수력을 보였다. 재생성능의 경우 탈착 전 후의 흡수력 차가 약 7%로 양호한 재생력을 나타냈다. 점도 감소를 위하여 sulfone 희석제를 첨가하여 조사한 결과 흡수력에서 약 15%가량 감소함을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제17권4호
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• pp.241-246
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• 2008

화석연료 사용에 의한 이산화탄소의 증가는 지구온난화의 주요인으로, 세계적으로 배출량을 줄이려는 노력을 기울이고 있다. 알카놀아민 수용액을 이용한 흡수법은 산성가스를 제거하기 위하여 폭 넓게 사용되고 있고, 특히 배가스로부터 나오는 이산화탄소의 제거에 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 알카놀아민 수용액을 사용하여 이산화탄소 흡수시에 나타나는 흡수특성을 연구하였다. 기/액 평형 실험 장치를 사용하여 이산화탄소의 평형분압(${P_{CO_2}}^*$)과 이산화탄소 최초 1회 주입 후 평형에 도달하는 시간을 측정하여 $60^{\circ}C$에서 각각 흡수 용량과 흡수 속도를 계산하였다. 실험 결과 MEA 10wt%에서의 흡수용량은 낮은 온도($40^{\circ}C$)에서 우수하였고, 평형부하 0.5부근에서 이산화탄소가 포화되었음을 알 수 있었다. 흡수제에 따른 흡수용량은 AMP>DEA>MEA, 흡수속도는 MEA>AMP>DEA. 순으로 나타났다. 따라서 가장 우수한 성능을 가진 흡수제를 선정하기 위해서는 흡수용량과 흡수속도를 동시에 고려해보아야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6590-6596
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• 2013

Dimethyl Ether(DME) 제조공정에서 DME의 생산성을 높이기 위해서 이산화탄소를 반드시 제거해야 한다. 본 연구에서는 물리적 흡수제를 사용해서 이산화탄소를 제거할 수 있는 용매 흡수법과 막 분리법을 이용하여 이산화탄소를 제거하는 공정에 대해서 전산모사를 수행한 후, 공정 사이의 에너지 소모량을 비교하였다. 물리적 흡수제로는 메탄올을 사용한 Rectisol 공정, dimethyl ethers of polyethylene glycol를 사용한 Selexol 공정 및 N-methyl pyrrolidone를 사용한 Purisol 공정을 적용하였다. 전산모사를 수행하여 각 공정에서 소모된 에너지를 비교해 본 결과 Purisol 공정에서의 소요 동력이 Membrane 공정에 비해 97.55%, Rectisol 공정에 비해 91.71%, Selexol 공정에 비해 58.25% 감소하는 것을 알 수 있었다. 그러므로 DME 제조공정에 가장 적합한 이산화탄소 제거공정은 Purisol 공정이라 판단된다.