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파일럿 규모의 공정에서 CO<sub>2</sub>가 함유된 합성가스로부터 합성천연가스(SNG) 생산
강석환,류재홍,김진호,김효식,유영돈,김준우,고동준,강용,Kang, Suk-Hwan,Ryu, Jae-Hong,Kim, Jin-Ho,Kim, Hyo-Sik,Yoo, Young-Don,Kim, Jun-Woo,Koh, Dong-Jun,Kang, Yong 한국화학공학회 2019 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.57 No.3
In SNG (synthetic natural gas) process by proposed RIST(Research Institute of Industrial Science & Technology)-IAE(Institute for Advanced Engineering) (including three adiabatic reactors and one isothermal reactor), the methanation reaction and water gas shift (WGS) reaction take place simultaneously, and the supply of steam with syngas might control the temperature in catalyst bed and deactivate the catalyst. In this study for development of SNG process, the characteristics of the methanation reaction with a Ni-based catalyst by prepared RIST and using a low $H_2/CO$ mole ratio (including $CO_2$ 22%) are evaluated. The operating conditions ($H_2O/CO$ ratio of the $1^{st}$ adiabatic reactor, operating temperature range of $4^{th}$ isothermal reactor, etc.) were reflected the results from previous studies and in the same condition a pilot scale SNG process is carried out. As a results, the pilot scale SNG process is stable and the CO conversion and $CH_4$ selectivity are 100% and 96.9%, respectively, while the maximum $CH_4$ productivity is $660ml/g_{cat}{\cdot}h$. 포항산업과학연구원(RIST, Research Institute of Industrial Science & Technology)-고등기술연구원(IAE, Institute for Advanced Engineering)에서 제안한 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정(3개의 단열반응기와 1개의 등온반응기로 구성됨)에서, 합성가스와 함께 스팀을 공급함으로써 메탄화반응과 수성가스전환반응을 동시에 반응시켜 촉매층의 온도와 촉매 비활성화를 제어하였다. SNG 공정개발을 위해 본 연구에서는, 포항산업과학연구원에서 제조한 니켈계 촉매를 사용하여 낮은 $H_2/CO$ 비($CO_2$ 22% 포함) 조건에서의 메탄화반응 특성을 평가하였다. 운전조건(1차 단열반응기의 $H_2O/CO$ 비, 4차 등온반응기의 운전온도 범위 등)은 이전의 연구 결과를 반영하였으며, 동일한 조건을 유지하면서 파일럿 규모의 SNG 공정을 운전하였다. 그 결과, 파일럿 규모의 SNG 공정은 안정적으로 운전되었으며, CO 전환율 100%, $CH_4$ 선택도는 96.9% 그리고 $CH_4$ 생산성은 $660ml/g_{cat}{\cdot}h$의 값을 얻었다.
보문 : 에너지/환경 ; NaClO2를 이용한 NO 산화 특성
이기만 ( Ki Man Lee ),변영철 ( Young Chul Byun ),고동준 ( Dong Jun Koh ),신동남 ( Dong Nam Shin ),김경태 ( Kyoung Tae Kim ),고경보 ( Kyoung Bo Ko ),조무현 ( Moo Hyun Cho ),남궁원 ( Won Namkung ),목영선 ( Young Sun Mok ) 한국화학공학회 2008 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.46 No.5
초음파와 고전압 병행 처리에 의한 슬러지 용존화 상승효과
변영철(Byun, Youngchul),김재훈(Kim, Jaehun),신동남(Shin, Dong Nam),고동준(Koh, Dong Jun) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
0.5 ton/day 용량의 장비를 이용하여 초음파와 고전압 단독 처리에 의한 슬러지 용존화율을 조사하였다. 또한 초음파와 고전압을 병행한 방법에 의한 슬러지 용존화율을 조사하였다. 그 결과 초음파와 고전압을 개별적으로 적용하였을시 나타나는 슬러지 용존화율 보다 이 둘을 병행하여 함께 처리했을 시에 나타나는 슬러지 용존화율에 기대 이상의 상승효과가 있는 것을 알 수 있었다.
NaClO₂(s)와 탄소 분산형 촉매를 이용한 저온에서의 NOx 및 SO₂ 동시 제거
변영철(Young Chul Byun),이기만(Ki Man Lee),고동준(Dong Jun Koh),신동남(Dong Nam Shin) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.1
250~400°C 범위에서 NOx 제거를 위해 운영되는 선택적 촉매 환원법의 반응 온도를 200°C 이하로 낮추기 위해서는 NO를 NO₂로 산화시키는 전처리 공정을 필요로 한다. 이번 연구에서는 분말 NaClO₂(s)를 이용하여 NO를 NO₂로 산화시킨 후, 탄소 분산형 촉매를 이용한 저온에서의 NOx, SO₂ 동시 제거에 관한 실험실 규모 실험과 제철소 소결 공장에서 실제 배기가스를 이용하는 bench 규모 실험을 진행하였다. 실험실 규모 실험에서는 반응기에 NaClO₂(s) (2.4~3.6 g)를 충진 하여 NOx 200 ppm, SO₂ 75 ppm, H₂O 10%, O₂ 15%의 모사가스(2.6 L/min)를 통과시켰으며, NaClO₂(s)와 반응 후의 모사가스를 탄소 분산형 촉매가 충진 된 반응기(공간 속도 = 2,000 hr-1)로 주입하였다. bench 규모 실험에서는 50 Nm3/hr의 배기가스 유량에 screw feeder로 NaClO₂(s) 분말을 주입하여 NO를 NO₂로 산화 시킨 후, 1,000 hr-1 탄소 분산형 촉매를 통과하여 NOx 제거 가능성을 확인하였다. 실험실 규모와 bench 규모 실험 모두 SO₂를 측정하며 NOx, SO₂ 동시 제거 가능성을 확인하였다. 그 결과 실험실 규모와 bench 규모실험 모두 NaClO₂(s)에 의하여 NO가 NO₂로 산화되었고, 이를 결합한 탄소 분산형 촉매에서 90% 이상의 NOx, SO₂ 제거 효율을 나타내는 것을 확인하였다. 이상의 실험 결과로부터 NaClO₂(s)와 탄소 분산형 촉매의 결합은 저온에서 NOx와 SO₂를 동시에 제거할 수 있음을 알 수 있었다. NO oxidation is an important prerequisite step to assist the selective catalytic reduction (SCR) at low temperatures (<200°C). Therefore, we conducted the lab- and bench-scales experiments appling the sodium chlorite powder (NaClO₂(s)) for the oxidation of NO to NO₂ and the carbon-based catalyst for the reduction of NOx and SO₂; the lab- and bench-scales experiments were conducted in laboratory and iron-ore sintering plant, respectively. In the lab-scale experiment, known concentrations of NOx (200 ppm), SO₂ (75 ppm), H₂O (10%) and NH₃ (400 ppm) in 2.6 L/min were introduced into a packed-bed reactor containing NaClO₂(s), then gases produced by the reaction with NaClO₂(s) were fed into the carbon-based catalyst (space velocity = 2,000 hr-1) at 130°C. In the bench-scale experiment, flue gases of 50 Nm3/hr containing 120 ppm NO and 150 ppm SO₂ were taken out from the duct of iron-ore sintering plant, then introduced into the flow reactor; NaClO₂(s) were injected into the flow reactor using a screw feeder. Gases produced by the reaction with NaClO₂(s) were introduced into the carbon-based catalyst (space velocity = 1,000 hr-1). Results have shown that, in both lab- and bench-scales experiments, NO was oxidized to NO₂ by NaClO₂(s). In addition, above 90% of NOx and SO₂ removal were obtained at the carbon-based catalyst. These results lead us to suggest that the combination of NaClO₂(s) with the carbon-based catalyst has the potential to achieve the simultaneous removal of NOx and SO₂ at low temperature (<200°C).