• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.74.1-74.1
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• 2011

As a demand for energy, many studies are increasing about energy resource. One of these resources is coal which reserves of underground. A lot of research to use coal is going on as method of IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle). In addition, SNG(Substitute Natural Gas) and IGFC (Integrated Gasification Fuel Cell) are also being developed for fuel & electricity. This technology which uses synthesis gas after gasification is to produce electricity from the Fuel Cell. At this point, important thing is the components of synthesis gas. The main objective is to increase the proportion of methane and hydrogen in synthesis gas. The catalytic gasification is suitable to enhance the composition of methane and hydrogen. In this study, Exxon Predevelopment catalyst gasification study was served as a good reference and then catalytic gasification simulation process is conducting using Aspen Plus in this research. For this modelling, kinetic value should be calculated from Exxon's report which is used for modeling catalytic gasification. Catalytic gasification model was performed by following above method and was analyzed by thermodynamic method through simulation results.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권11호
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• pp.3205-3208
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• 2014

Catalytic gasification of cellulose was carried out in a U-type fixed reactor with Ni loaded MSU-F catalyst (Ni/MSU-F) and Ni loaded ${\gamma}-Al_2O_3$ (Ni/${\gamma}-Al_2O_3$). The characteristics of the catalysts were analyzed by using X-ray diffraction, $H_2$-temperature programmed reduction, and Brunauer-Emmett-Teller analyses. The operation conditions of catalytic gasification reactions were $750^{\circ}$ and 0.2 equivalence ratio. Air was used as gasification agent. Catalytic gasification characteristics, such as gas yield and gas composition ($H_2$, CO, $CO_2$, $C_1-C_4$), were measured and calculated. The gas yield of Ni/MSU-F was much higher than that of Ni/${\gamma}-Al_2O_3$. Especially high amount of hydrogen was produced by Ni/MSU-F.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.58-66
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• 2014

저등급탄인 내몽골 갈탄의 촉매가스화반응을 수행하였다. 가스화반응은 열중량분석기(TGA)에서 반응온도 $600{\sim}900^{\circ}C$ 범위에서 이산화탄소를 반응가스로 하여 실행하였다. 공정설계에 필수적인 반응 인자들을 도출하기 위하여 세가지의 기-고체 반응모델을 사용하였으며 그 모델들이 가스화반응의 거동을 예측하는 능력을 비교하였다. 사용된 모델 중에서 modified volumetric reaction model이 촉매, 비촉매 가스화반응의 거동을 가장 잘 묘사하였다. 이론적 모델인 homogeneous model과 shrinking-core model은 비촉매반응과 $FeSO_4$를 촉매로 한 반응을 비교적 잘 표현하였다. 알칼리금속 촉매를 사용할 경우, 촉매의 활성은 $600^{\circ}C$ 낮은 온도에서 가장 크게 나타났으며 온도가 $700^{\circ}C$로 증가하면 촉매활성이 약 50% 감소하는 것이 관찰되었다. 온도가 더 증가하여 $800^{\circ}C$ 이상에서는 촉매활성은 일정해졌다. 본 연구에서 촉매의 활성 순서는 다음과 같이 얻어졌다: $K_2CO_3$ > $Na_2CO_3$ > $K_2SO_4$ > $FeSO_4$.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.218-225
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• 2014

석탄의 가스화는 촉매 도입 시 온순 조건에서 가능하나, 석탄 내 회분에 의한 비활성화에 의해 반복적인 촉매 활용이 힘들다. 이에 본 연구에서는 삼화 원탄에서 회분을 제거하여 삼화 무회분탄(ash-free coal, AFC)을 제조한 후 가스화 반응성을 원탄과 비교하여 알아보았다. 우선 원탄을 대상으로 고정층 반응기에서 수증기 공급량, 공간 속도(space velocity), 온도 및 촉매를 변수로서 가스화 조건을 결정하였다. 고체상 혼합법으로 다양한 촉매 도입 시, 유동성을 갖는 $K_2CO_3$가 가장 높은 활성을 보였다. 무회분탄은 원탄보다 낮은 반응성을 보였으며, 이는 용매(1-methylnaphthalene, 1-MN)를 이용한 고온 추출 및 건조 공정 중에 소모된 산소 기능기 함량과 증가된 탄화도(carbonization)에 기인한다. $K_2CO_3$ 가 혼합된 무회분탄의 반응성은 급격히 증가하여 낮은 온도 ($700^{\circ}C$)에서도 높은 전환율을 보였다. 이때 $H_2/CO$와 $CO_2/CO$ 비율도 증가하는데, 이는 촉매에 의해 수성가스전환(water-gas shift) 반응이 활성화됨에 기인한다. 본 연구에서는 무회분탄의 저온 촉매 가스화 반응을 통해 석탄 가스화 공정의 경제성이 개선될 수 있음을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제17권2호
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• pp.59-72
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• 2009

하수슬러지를 에너지 열원으로 사용하기 위해서는 연료로서 청정해야 하고 따라서 수슬러지 중에 중금속이나 불순물이 없거나 미량이어야 한다. SOCA(Sludge-Oil- Coal-Agglomerates) 연료는 이러한 요구를 만족시키며, 고체 연료로서의 SOCA는 청정에너지를 생산하기 위해 가스화될 수 있다. 습윤 촉매가스화는 수분을 포함하는 SOCA에 대해 적절한 공정인 것으로 나타났다. 그러나 SOCA 연료 제조시 석탄이 사용됨에 따라, 촉매가스화 공정에서 촉매를 피독시킬 수 있는 황 성분이 SOCA 연료에 약 40~50% 정도 포함된다. 따라서, 가스화를 위한 적절한 촉매를 사용하는 것이 중요하다. 본 연구 결과에서는 칼슘이 SOCA의 가스화에 이상적인 촉매로 선택되었다. 또한 최적의 가스화는 적절한 수분을 공급하였을 때, $850^{\circ}C$에서 이루어지는 것으로 나타났다. 연료에 포함된 질소 성분은 궁극적으로 SOCA의 가스화에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 그 결과 가스화는 HCN의 발생을 최소화하고 $N_2$ 및 $NH_3$로의 전환을 향상시키는 방향으로 운전되어야 한다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.312-318
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• 2011

촉매를 이용한 $CO_2$-석탄 가스화의 kinetic 및 촉매 활성에 대해 조사하였다. 석탄에 촉매로 $K_2CO_3$와 $Mn(NO_3)_2$, $Ce(NO_3)_3$를 진공증발기를 이용하여 담지하였다. 가스화 실험은 5 wt%의 촉매를 담지한 저급석탄을 TGA를 사용하여 온도 $700{\sim}900^{\circ}C$범위에서 $N_2$와 $CO_2$ 반응가스로 진행하였다. TGA 실험 결과 $900^{\circ}C$에서 모든 촉매의 종류에 관계없이 저급석탄은 탄소 전환율 100%에 도달하였으며 촉매 가스화속도는 5 wt% $K_2CO_3$ > 5 wt% $Mn(NO_3)_2$ > 5 wt% $Ce(NO_3)_3$ > Non-catalyst 순으로 나타났다. 가스화 속도는 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 관찰하였으며 5 wt% $K_2CO_3$의 경우 가스화반응 활성화 에너지가 119.0 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.519-525
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• 2009

The catalytic steam reforming of woody biomass tar and soot to convert a synthetic gas containing hydrogen was investigated by using a bench-scale biomass gasification system. One commercial nickel-based catalyst, Katalco 46-6Q, and two different kinds of natural minerals, dolomite and olivine, were tested as a reforming catalyst at various reforming temperatures. The reaction characteristics of woody biomass tar were also investigated by TGA at a variety of heating rates. With all three catalysts conversion efficiency of tar and soot increased at increasing temperature. The reforming of tar and soot in the synthetic gas induce the increase of combustible gases such as $H_2$, CO and $CH_4$ in the product gas. The nickel-based catalyst showed a higher tar and soot conversion efficiency than mineral catalysts under the same temperature conditions.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권11호
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• pp.3387-3390
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• 2013

Catalytic gasification of mandarin waste residue was carried out using direct and indirect catalyst-contact methods for the first time. In the indirect method, non-catalytic reaction in a reactor was followed by catalytic upgrading of vapor product in another reactor. Two different catalysts, $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ and $Ni/CeO_2-ZrO_2$, were employed. $CeO_2-ZrO_2$ support was prepared using hydrothermal synthesis in supercritical water. The catalysts were characterized by $H_2$-temperature programmed reduction and Brunauer-Emmett-Teller analyses. Under the condition of equivalent ratio (ER) = 0, the indirect catalyst-contact method led to a higher gas yield than the direct method. Under ER = 0.2, the yield of biogas obtained over $Ni/CeO_2-ZrO_2$ was higher than that obtained over $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$. Also, the coke formation of $Ni/CeO_2-ZrO_2$ was lower than that of $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$. Such results were attributed to the higher reducibility and better lattice oxygen mobility of $Ni/CeO_2-ZrO_2$, which were advantageous for partial oxidation reaction.

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.53-61
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• 2015

본 연구는 인도네시아 아역청탄인 키데코(Kideco)탄의 촤(char)-이산화탄소 촉매가스화 kinetic분석을 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 수행하였다. 촉매는 탄산칼륨 및 탄산나트륨을 선정하였으며, 석탄과 촉매의 물리적 혼합을 통하여 촤를 제조하였다. 촤-이산화탄소 촉매가스화반응은 탄산나트륨 7 wt%, 850 ℃에서 이산화탄소 농도가 60 vol%일 때 가장 빠른 탄소전환율을 보여주었다. 750~900 ℃ 등온조건에서 촤-이산화탄소 촉매가스화 반응결과, 온도가 증가할수록 탄소전환율 속도가 빨라졌으며, 기-고체 반응모델 shrinking core model (SCM), random pore model (RPM), volumetric reaction model (VRM) 및 modified volumetric reaction model (MVRM)을 실험결과에 적용하였을 때, MVRM이 키데코탄의 가스화반응 거동을 잘 예측하였다. 또한 Arrhenius plot을 통한 활성화에너지는 탄산나트륨을 첨가한 촤가 탄산 칼륨을 첨가한 촤보다 더 우수한 촉매 활성을 보여주었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.27-32
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• 2000