자동차 보급의 증가에 의한 심각한 대기오염으로 인하여 국내 제작차(휘발유 자동차)의 경우 1987년부터 자동차 배기가스 정화용 촉매 전환기의 장착을 의무화하였다(환경부, 1998). 자동차용 촉매로 많이 사용되는 귀금속은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh)이며, 수요비율은 백금이 전체 수요의 39%, 팔라듐이 16%, 로듐이 96%로 자동차용으로 많은 귀금속이 사용되고 있음을 알 수 있다. (중략)
환경부 고시 제2000-71호에 의하면 휘발성 유기화합물질의 규제제품 및 물질 종류는 methanol, acetaldehyde 및 toluene 등을 포함하여 37종으로 고시하고 있다(환경부, 2000). 미국의 경우 1997년 VOCs 발생원에 대한 배출량 산정을 보면 총 19,216 ton/yr의 VOCs가 배출되고 있으며, 이 중 7,660ton/yr인 39.86%가 자동차에서, 용매 이용시설에서 33.74%, VOCs 저장 및 운송에서 7.17% 및 석유관련 산업에서 2.80% 등의 순서로 배출되는 것으로 보고되고 있다(Noel do Hovers, 2000). (중략)
현재, 각종 산업공정에서 발생하는 부생가스, 도시폐기물, 폐플라스틱, 바이오매스 등의 미활용 에너지원이나 석탄, 폐유 등을 가스화 혹은 열분해 하여 합성가스를 발생시켜 재활용하려는 연구가 활발히 진행하고 있다. 합성가스는 공업적으로 중요한 에너지원 및 화합물을 제조하는 가장 기초적인 반응가스인데, 합성가스를 제조하는 방법 중 가장 잘 알려진 천연가스 개질반응 이외에도 열분해/가스화 반응공정을 통해 제조되기도 한다.(중략)
International journal of advanced smart convergence
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제4권1호
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pp.154-161
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2015
A novel process has successfully been developed by overcoming major difficulties through the elimination of number of process steps involved in the Classical Transesterification reaction during the preparation of Fatty Acid Methyl/Ethyl Ester (FAME.FAEE) called biodiesel. The Classical process with cost intensive process steps such as the utilization of excess alcohol, needing downstream distillation for the recovery and reutilization of excess alcohol/cosolvent, unrecoverable homogenous catalyst which consumes vast quantity of fresh distilled water during the purification of the product and downstream waste water treatment before its safe disposal to the surface water body. The Novel Process FAME/FAEE is produced from any vegetable oil irrespective of edible or inedible variety using sonication energy. The novelty of the finding is the use of only theoretical quantity of alcohol along with a co-solvent and reduced quantity of homogeneous catalyst. Under this condition neither the homogeneous catalyst goes to the FAME layer nor is the distillation needed. The same ester also has been prepared in high pressure high temperature reactor without using catalyst at sub critical temperature. The quality of prepared biodiesel without involving any purification step meets the ASTM standards. Blended Biodiesel with Common Diesel Fuel (CDF) and FAME is prepared, characterized and used as fuel in the Kirloskar make CI Engines. The evaluation of the engine performance result of pure CDF, B05 biodiesel, B10 biodiesel of all types of biodiesel prepared by using the feedstock of Soybean (Glycine max) and Karanja (Pongamia pinnate) oil along with their mixed oil provides useful information such as brake power, brake thermal efficiency, brake specific fuel consumption, etc, and established it as ideal fuel for unmodified CI engine.
목질물질(木質物質)인 톱밥, 볏짚 그리고 왕겨를 열분해(熱分解)하여 기상물질(氣相物質)을 합성(合成)하기 위해, 석영으로 설계 제작된 반응탑(反應塔)을 사용하였다. 최초의 반응온도 350$^{\circ}C$로부터 열분해(熱分解)와 gasification 반응(反應)이 완결된다고 예상되는 550$^{\circ}C$까지 가열하였다. 촉매가 반응온도에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해 $K_2CO_3$와 $Na_2CO_3$를 촉매로 사용하였다. 합성(合成) gas chromatograph와 mass spectrometer에 의해 CO, $CO_2$, $CH_4$ 그리고 $CH_3CHO$등인 것으로 판명되었다. 합성(合成) gas의 수율(收率)과 조성(組成)은 반응온도(反應溫度)와 이 반응에 사용되는 촉매에 달려있지만, 톱밥을 시료(試料)로 반응온도 550$^{\circ}C$, $K_2CO_3$를 촉매로 사용한 반응(反應)에서 생성되는 gas 체적(體積)은 1,800$m{\ell}$/g 톱밥에 달한다.
Thermal aging effect on NSR kinetics was studied over Pt/Co/Fe/Ba/$Al_2O_3$ catalyst. The amount of $NO_x$ uptake over Pt/Co/Fe/Ba/$Al_2O_3$ calcined at $400^{\circ}C$ increased with increasing NSR temperature from $200^{\circ}C$ to $400^{\circ}C$, where amount of $NO_x$ uptake is the highest at $400^{\circ}C$ with mol ratio of $NO_x$/Ba = 0.5. Thereafter, the amount of $NO_x$ uptake at $400^{\circ}C$ decreased with the higher calcination temperature, where Pt/Co/Fe/Ba/$Al_2O_3$ catalyst calcined at $700^{\circ}C$ showed an amount of $NO_x$ uptake with the mol ratio of $NO_x$/Ba=0.062. Result of XRD and NSR showed that Fe addition into Pt/Co/Fe/Ba/$Al_2O_3$ suppressed sintering of Pt crystallites and make $NO_x$ uptake larger, compared to no addition of Fe into Pt/Co/Fe/Ba/$Al_2O_3$ catalyst. From BET result, it was found that the change of specific surface area was relatively small by the thermal aging process. Therefore, it was found that the sintering of Pt crystallites caused the decrease of $NO_x$ uptake during NSR reaction and Fe played a role to suppress the sintering process of Pt crystallites caused by thermal aging.
Gasification of carbonaceous wastes such as shredded tire, waste lubricating oil, plastics, and powdered coal initiates a single-stage reforming reactor(reformer) Without catalyst and a syngas burner. Syngas is combusted with $O_2$ gas in the syngas burner to produce $H_2O\;{and}\;CO_2$ gas with exothermic heat. Reaction products are introduced into the reforming reactor, reaction heat from syngas burner elevates the temperature of reactor above $1,200^{\circ}C$, and hydrogen gas fraction reaches 65% of the product gas output. Reactants and heat necessary for the reaction are provided through the syngas burner only. Neither $O_2$ gas nor steam is injected into the reforming reactor. Multiple syngas burners may be connected to the reforming reactor in order to increase the syngas output, and the product syngas is recycled into syngas burner.
Pretreatment process of silica-coated PET fabrics, a major low-grade PET waste, was developed using the reaction with NaOH solution. By destroying the structure of silica coating layer, impurities such as silica and pigment dyes could be removed. The removal of impurity was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The pretreated PET fabric samples were used for depolymerization into its monomer, bis(2-hydroxylethyl) terephthalate (BHET), by glycolysis with ethylene glycol (EG), and zinc acetate (ZnAc) catalyst. The quality of BHET was confirmed by DSC, TGA, HPLC and NMR analyses. The highest BHET yield of 89.23% was obtained from pretreated PET fabrics, while glycolysis with raw PET fabric yielded 85.43%. The BHET yield from untreated silica-coated PET fabrics was 60.39%. The pretreatment process enhances the monomer yield by the removal of impurity and also improves the quality of the monomer.
본 연구에서는 바이오매스 및 플라스틱에 가스화 효율을 높이기 위한 탄산염 촉매 또는 Ni based 촉매를 혼합한 시료에 대하여, 고정층 반응기를 이용하여 급속 등온 열분해 실험을 수행하여, 생성된 가스의 온도, 시료 및 촉매의 영향에 관한 분석을 통하여, 최적의 수소 생성 수율을 얻고자 한다. 고위발열량 측정 결과, 바이오매스보다 플라스틱 폐기물의 발열량이 높아짐을 알 수 있었다. 원소분석 결과로부터 수소 함량은 플라스틱 시료가 더 높았다. 계산된 활성화 에너지는 촉매 적용에 의해 감소하였고, 5 wt% 이상의 경우에는 큰 변화를 보이지 않았다. 수소수율은 플라스틱 폐기물이 포함된 시료, 온도에 대해서는 대부분 높은 온도 범위에서 최대값이 얻어졌다. 또한 대부분의 시료에서 높은 혼합비를 갖는 조건의 수소수율이 가장 높은 결과를 보였으나, 5 wt% 이상의 조건에서는 촉매 혼합비 증가의 영향은 미비하여, 활성화 에너지의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 전체적으로 촉매 반응이 무촉매 반응에 비하여 높은 수소수율이 얻어졌다. 촉매 종류에 대하여, 탄산염 촉매인 $Na_2CO_3$ 및 $K_2CO_3$보다 Ni-$ZrO_2$ 촉매가 수소 생산을 위한 목적에 더 적합한 촉매임을 확인하였고, 본 연구로부터의 최대 수소수율을 위한 조건은 $900^{\circ}C$, 20 wt%의 Ni-$ZrO_2$(1:9) 촉매가 혼합된 Pitch Pine, Polyethylene 시료에 대하여 65.9 vol%의 높은 수소수율의 결과를 얻었다.
2-propanol/acetone/hydrogen 계 화학반응 열펌프 시스템은 발전소의 폐열 등을 이용하기 위한 가장 적합한 반응계로 알려져 있다. 솔-젤법을 이용하여 2-propanol 탈수소화 반응용 5 wt% Pt-alumina 촉매를 다양한 형태로 제조하여 각각의 특성을 알아보았고 각각의 반응성을 비교하였다. Pt-alumina xerogel 촉매는 기존의 담지촉매보다 우수한 반응성을 보였으며 또한 지속성도 우수한 것으로 나타났다. 또한, Pt-alumina aerogel 촉매가 반응속도 면에서 가장 우수한 결과를 보였다. Aerogel 촉매의 지속성을 유지시키기 위해서는 충분한 시간의 숙성과정이 필요한 것으로 나타났으며 이 과정을 통해서 높은 반응성은 물론 안정적인 지속성도 얻을 수 있었다. Pt-alumina aerogel 촉매의 가장 큰 특징은 높은 반응성은 물론, 일반적으로 반응전에 필수적으로 거쳐야하는 고온의 열처리가 전혀 필요 없다는 것으로서 이는 경제적으로 큰 이점을 가진다. 또한 alumina xerogel에 초기함침법으로 Pt를 담지시킨 촉매는 기계적 강도 및 반응성 면에서 우수한 성능을 보였으며 이를 통하여 alumina xerogel은 금속촉매의 지지체로서도 이용할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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