고정층 반응기를 이용한 저급탄 촉매가스화에서 촉매투입법과 CO2투입량에 따른 반응특성 연구
A study on the reaction characteristics of catalytic gasification of low rank coal with different loading method and CO2 content using fixed-bed reactor
- 주제(키워드) CO2 gasification , catalytic gasification , fixed bed
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김형택
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000023127
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 기존의 석탄가스화에서 사용하는 가스화제인 O2 대신 CO2를 이용하여 합성가스의 조성 등 반응특성을 확인하고자 한다. CO2의 투입량을 각기 달리하고, 조업온도를 낮추기 위해 촉매를 사용하여 촉매의 투입방법에 대해 원탄과 비교하여 최적 CO2 투입량과 촉매투입방법을 선정하는 것에 목적 이 있다. 이를 위해서 먼저 열중량 분석을 이용하여 무게감소변화를 측정하였 다. 이때의 반응조건은 석탄 투입량 50mg, 최종온도 1000℃, 승온속도 10℃ /min, 총 기체유량은 100ml/min, CO2의 투입량은 총 유량 대비 20, 40, 60, 80%로 하였으며, 원탄과 함침탄을 비교하였다. 고정층 반응기를 이용한 가스 화 반응 조건은 석탄 투입량 400mg, 온도조건 700, 800, 900℃, 총 유량 1 ℓ/min, CO2 투입량은 총 유량 대비 20, 40, 60, 80%로 하였다. 또한, 석탄 의 입도는 300~425㎛로 하였는데, 이는 입도의 크기가 작을수록 반응성이 좋 기 때문이다. 고정층 반응기를 이용한 실험은 먼저 반응기를 설정 온도까지 승 온시킨 후 질소분위기에서 시료를 투입하였고, CO2를 투입하여 1시간 동안 반 응시켰다. 열중량 분석 및 고정층 반응기를 이용한 가스화에서는 CO2의 투입량이 20~60%까지 증가할수록 무게 감소량과 총 합성가스 생성량이 증가하는 경향 을 보였다. 하지만 80%의 무게감소량과 합성가스 생성량은 60%와 큰 차이가 없거나 약간 증가하는 경향을 보였다. 또한, 촉매 투입방법에 따른 반응의 활성 은 함침조건이 혼합보다 좋은 것으로 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 KPU 탄의 CO2 촉매 가스화의 최적 운전조건은 반응온도 900℃, CO2 투입량은 60%, 촉매 투입방법은 함침법임을 확인할 수 있었다.
more목차
제1장 서론
제1절 연구배경
제2절 연구목적 및 범위
제2장 이론적 고찰
제1절 저등급석탄
제2절 가스화 기술
제1항 CO2 가스화
제2항 촉매가스화 기술
제1목 촉매가스화 매커니즘
제2목 촉매의 종류 및 특성
제3항 고정층 가스화기
제3장 실험방법
제1절 촉매의 선정
제2절 시료의 준비
제3절 촉매가스화 실험장치
제4절 실험 조건 및 실험방법
제4장 결과 및 고찰
제1절 열중량 분석
제1항 CO2 투입량별 특성변화
제2항 촉매 투입법에 따른 특성변화
제2절 고정층 반응기를 이용한 CO2 가스화
제1항 CO2 투입량에 따른 가스화 반응특성
제2항 반응온도별 가스화 반응특성
제3항 촉매 투입법에 따른 가스화 반응 비교
제4항 CO2 소모량
제5장 결론
참고문헌
