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보고서 상세정보

건식 sorbent를 이용한 배가스 CO2 회수공정 기반기술
Elemental Technology Development of a Dry Regenerable Sorbent Process for CO2 Capture from Flue Gas Streams

  • 연구책임자

    이창근

  • 참여연구자

    진경태   선도원   조성호   유호정   서용원   이승용   유정석   정석용   김중석   유영우   홍선욱   ...  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2005-03

  • 주관부처

    과학기술부

  • 등록번호

    TRKO201000012435

  • 키워드

    건식흡수제.유동층공정.이산화탄소.CO2회수공정.고속유동층.Dry sorbent.Fluidized bed reactor.Carbon dioxide.CO2 capture process.Fast fluidized bed.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    The contents of research can be summarized as follow:
    1. Selection of an optimum process for $^{CO}2$ capture using...

    The contents of research can be summarized as follow:
    1. Selection of an optimum process for $^{CO}2$ capture using dry regenerable sorbents and conceptual design of the process.
    - Selecting optimum processes.
    - Finding optimum operating conditions in bubbling fluidized bed reactors.
    - Finding optimum operating conditions in fast fluidized bed reactors.
    - Programming mass and heat balance.
    2. Performance evaluation of sorbents provided from KEPRI.
    - Testing provided sorbents in cyclic manners.
    - Evaluating reaction characteristics of the sorbents in a bubbling fluidized bed reactor


    ● 건식 sorbent를 이용한 이산화탄소 회수 공정선정 및 공정개념설계
    - 최적 공정 선정에 의한 벤치규모 2탑 유동층 공정에서의 실험과 특허 출원
    - 건식 sorbent를 이용한 $_{CO}2$ 분...

    ● 건식 sorbent를 이용한 이산화탄소 회수 공정선정 및 공정개념설계
    - 최적 공정 선정에 의한 벤치규모 2탑 유동층 공정에서의 실험과 특허 출원
    - 건식 sorbent를 이용한 $_{CO}2$ 분리회수장치의 3가지 고유형태 제안과 고체순환장치를 제안하여 특허를 출원
    - 고속유동층반응기에서 최적조업조건 설정: 반응성과 반응기내의 고체체유량의 상관관계를 도출하여 팬설계에 적용; 고속유동층내 체류시간 3초이내에 $_{CO}2$ 회수율 90%이상 가능함을 입증함
    - 공정설계를 위한 물질수지 및 열수지 작성: 배가스중 $_{CO}2$를 회수할 수 있는 공정의 물질 및 열 수지를 완성하고 엑셀프로그램을 작성하여 참여기업에 제공
    - $100Nm^3/h$ 공정 개념설계
    ● 공급 sorbent의 두 유동층 공정에서의 성능평가
    - 공급 sorbent 사이클 반응실험: 전력연 제공 (SorbNH, NX(650), NX(500), NHR, NHR5, NX30, NX101)
    - 기포 유동층 반응기에서 sorbent 반응성능 평가: 유속(2-10cm/s); 온도(40-70oC): $_{CO}2$ 제거율 20-100%
    - 고속유동층반응기에서 sorbent 반응성능 평가: 유속(1.5-2.5 m/s); 스팀(5-20%); 고체농도(25-45 $kg/m^2/s$): 체류시간 3초에서 $_{CO}2$ 제거율 10-100%; sorbNX30과 sorbNX101의 경우 3초 체류시간에 90%이상의 <$_{CO}2$ 제거율을 보이는 빠른 반응속도 보유
    ● 반응재생 연속공정 안정성 및 scale-up 설계자료 도출
    - 2탑 반응-재생 연결 연속운전에 의한 sorbent 성능 평가: 2탑 유동층 공정을 세계 최초로 연속운전
    - 벤치 2탑 유동층공정 제작 완료
    - 2탑 반응기에서 20 시간 연속운전달성
    - 건식 $_{CO}2$ 흡수 재생탑에서 고체순환모델 해석


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 10
    7. 목차 ... 14
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 26
    9. 1. 연구개발의 목적 ... 26...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 10
    7. 목차 ... 14
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 26
    9. 1. 연구개발의 목적 ... 26
    10. 가. 연구개발의 필요성 ... 26
    11. 2. 연구개발의 목표 및 범위 ... 28
    12. 가. 1단계(2년 6개월) 연구개발 목표 ... 28
    13. 나. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 28
    14. 3. 건식 sorbent를 이용한 CO2 회수 기술의 개요 ... 29
    15. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 31
    16. 1. 국외 기술개발 동향 ... 31
    17. 2. 국내 기술개발 동향 ... 32
    18. 3. 건식 sorbent 회수법의 분석 ... 33
    19. 4. CO2 회수처리기술의 비용 분석 ... 34
    20. 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 36
    21. 제1절 기포유동층반응기에서의 반응성특성 ... 36
    22. 1. 서론 ... 36
    23. 2. 실험 ... 36
    24. 가. 실험장치 ... 36
    25. 나. 고체흡수제 ... 36
    26. 3. 공급된 흡수제의 기포 유동층 반응특성 ... 37
    27. 가. SorbNHR5 ... 37
    28. 나. SorbNX30 ... 46
    29. 다. SorbNX101 ... 51
    30. 4. 공급흡수제의 유동층에서 반응특성 ... 55
    31. 가. SorbNH의 물리적 특성 ... 55
    32. 나. SorbNH의 실험조건 ... 56
    33. 다. 결과 및 고찰 ... 57
    34. 라. SorbNH 실험의 요약 ... 67
    35. 5. 동양제철화학 NaHCO3의 기포유동층 반응특성 ... 70
    36. 가. NaHCO3의 열역학적 특성 ... 70
    37. 나. NaHCO3의 물리적 특성 ... 70
    38. 다. NaHCO3의 실험결과 및 토의 ... 72
    39. 라. NaHCO3 실험요약 ... 83
    40. 6. 공급 SorbN2-SU의 기포유동층에서 특성 ... 84
    41. 제2절 고속유동층반응기에서의 반응특성 ... 86
    42. 1. 서론 ... 86
    43. 2. 실험 ... 86
    44. 가. 실험장치 ... 86
    45. 나. 실험조건 ... 86
    46. 다. 실험일지 ... 89
    47. 3. 고속유동층에서의 실험 및 고찰 ... 98
    48. 가. NaHCO3의 최적유속 및 고체농도 조건실험 ... 98
    49. 나. 고속유동층반응기에서 NaHCO3의 변수실험 ... 100
    50. 다. SorbNX의 고속유동층에서의 실험 ... 102
    51. 라. SorbNHR의 수력학적특성 고찰 ... 103
    52. 제3절 최적공정의 선정 ... 112
    53. 1. 3가지 공정형태의 제안 ... 112
    54. 2. 입자이송순환장치 제안 ... 113
    55. 제4절 2탑 유동층 공정에서의 연속실험 ... 116
    56. 1. 2탑 유동층공정에서 장기연속실험 ... 116
    57. 가. 실험 ... 116
    58. 나. SorbNX101의 연속실험 ... 117
    59. 다. SorbNHR5의 연속운전 ... 112
    60. 라. SorbNHR의 연속실험 ... 124
    61. 2. 2탑 유동층 연속실험시 SorbNX101의 변수실험 ... 125
    62. 제5절 공정설계 ... 128
    63. 1. 설계배경 및 설계 전략 ... 128
    64. 2. 물질수지 및 열수지 ... 130
    65. 3. PDU 공정설계 (100 Nm3/h 용량) ... 134
    66. 제6절 건식 Sorbent를 이용한 배가스 CO2 회수공정 기반기술 개발 ... 139
    67. 1. 건식 유동층 흡수-재생 공정의 고체순환 모사 ... 139
    68. 가. 서론 ... 139
    69. 나. 건식 CO2 흡수와 재생 공정의 이론 ... 139
    70. 다. 공정에서 입자 수지 ... 141
    71. 라. 계산 순서 ... 144
    72. 마. 실험 ... 144
    73. 바. 모사 조건 ... 145
    74. 사. 결과 및 고찰 ... 146
    75. 아. 건식 유동층 흡수-재생 공정의 고체순환 특성 ... 155
    76. 2. TGA 반응 특성 해석 ... 156
    77. 가. 서론 ... 156
    78. 나. 이론 ... 156
    79. 다. 실험 ... 157
    80. 라. 결과 및 고찰 ... 159
    81. 마. TGA 반응 특성 ... 167
    82. 3. 흡수탑·재생탑에서 반응 전환율 해석 ... 168
    83. 가. 이론적 배경 ... 168
    84. 나. 결과 및 고찰 ... 177
    85. 다. CO2 회수공정의 모사 특성 ... 186
    86. 4. 프로그램 사용설명 ... 187
    87. 가. 전산기 프로그램의 구성 ... 187
    88. 나. 주입자료 및 계산결과 형식 ... 189
    89. 다. 전산기 프로그램 계산 순서 및 방법 ... 209
    90. 5. 결론 ... 211
    91. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 216
    92. 1. 연구개발 목표의 달성도 ... 216
    93. 2. 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 218
    94. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 219
    95. 1. 계속연구의 필요성 ... 219
    96. 2. 최종목표와의 연계성 ... 219
    97. 3. 기술의 응용 및 활용 계획 ... 219
    98. 가. 적용대상 ... 219
    99. 나. 기술의 spin-off ... 220
    100. 4. 기업화 추진방안 ... 220
    101. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 221
    102. 제1절 Green House Gas Control Technologies(GHGT7)학회 ... 221
    103. 1. 개회 ... 221
    104. 2. 기조연설 ... 221
    105. 3. 기술의 종합 (Technical Overviews) ... 224
    106. 제2절 미국의 지구온난화 관련 프로젝트 (Third Annual Conference on CarbonCapture & Sequestration) ... 234
    107. 1. 서론 ... 234
    108. 2. Climate Change Science Program (CCSP) 소개 ... 235
    109. 가. CCSP 개요 ... 235
    110. 나. CCSP 목적 ... 235
    111. 3. Climate Change Technology Program (CCTP) 소개 ... 237
    112. 4. 결론 ... 246
    113. 제7장 참고문헌 ... 247
  • 참고문헌

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