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압력순환흡착법과 다공성 매체 연소법을 이용한 전자산업 불화가스 저감 스크러버 개발
정종국(Jong Kook Chung),이기용(Ki Yong Lee),이상곤(Sang Gon Lee),이은미(Eun Mi Lee),모선희(Sun Hee Mo),이대근(Dae Keun Lee),김승곤(Seung Gon Kim) 한국청정기술학회 2017 청정기술 Vol.23 No.2
반도체 및 디스플레이 산업에서 배출되는 과불화합물은 연소, 열, 플라즈마, 촉매 등의 다양한 방법이 적용된 스크러버에 의해 분해 과정을 거친 후 배출되나, 운영 스크러버의 대부분이 과도한 에너지의 사용, 낮은 저감 효율을 보임으로써 이러한 단점의 극복이 요구된다. 압력순환흡착법과 다공성 매체 연소법의 두 가지 기술이 연계된 새로운 형태의 과불화합물 저감스크러버를 개발하고 특성을 알아보았다. 분해 대상인 CF₄의 흡착비와 손실계수는 흡착 컬럼의 입구와 출구에서 농도 측정을 통해 계산하였으며, 연소기의 입구와 출구의 유량과 농도 측정을 통해 처리 효율을 계산하였다. 기존 스크러버와의 에너지 사용량 및 처리효율 비교를 위하여 다양한 유량에 대한 성능 평가가 진행되었다. 1412 ppm, 204 LPM의 CF₄가 유입된 흡착 컬럼에서의 흡착비는 1.65였으며, 유입되는 CF₄의 손실 계수는 8.2%였다. 이때 연소기로 유입되는 CF₄의 유량과 농도는각각 91 LPM과 2335 ppm이었으며, CH₄ 19 LPM, O₂ 40 LPM을 사용한 연소 반응시 약 96%의 저감 효율을 나타내었다. 상용스크러버와의 동일 운전 조건에서의 다공성 매체 연소에서의 CF₄ 저감 효율과 전체 에너지 사용 효율 비교시 각각 16%, 41% 이상의 저감 효율 상승과 에너지 절감 효과를 보였다. The perfluorocompounds (PFCs) emitted from the semiconductor and display manufacture is treated by abatement systems which use various technologies, such as combustion, thermal, plasma, catalyst. However, it is required that the system should overcome their drawbacks with excess energy consumption and low removal efficiency. The new technology using combination of pressure swing adsorption and excess enthalpy combustion for the reduction of PFCs emissions were developed and analyzed its characteristics. PFCs concentration ratio and PFCs loss factor were calculated from measuring concentration of PFCs at the calculated by comparing concentration of PFCs at the combustor"s inlet and outlet. There were performance evaluations with various gas flow for comparing energy consumption and removal efficiency with existing equipments. The concentration ratio and the loss factor of PFCs were 1.65, 8.2%, respectively, when the total gas flow of the pressure swing absorption (PSA) inlet was 204 liter per minute (LPM) and CF₄ concentration was 1412 ppm. In comparison with existing system at constant condition, CF₄ removal efficiency for a porous media combustion (PMC) showed the improvement more than 16% and the consumed energy was also reduced up to approximately 41%. Then, the total gas flow introduced into PMC and CF₄ concentration were 91-LPM and 2335 ppm, respectively, and the destruction and removal efficiency of CF₄ was about 96% at 19-LPM CH₄, and 40-LPM O₂.
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나노세공 분자체를 이용한 천연가스 연료로부터 황 화합물의 선택적 흡착
김훈성(Hoon-Sung Kim),정종국(Jong-Kook Chung),이석희(Seok-Hee Lee),천재기(Jae-Kee Cheon),문명준(Myung-Joon Moon),우희철(Hee-Chul Woo) 한국청정기술학회 2007 청정기술 Vol.13 No.1
천연가스로부터 유기 황 화합물인 TIIT 와 TBM의 제거를 위한 적합한 흡착제의 선정이 수행되었다. 황 화합물에 대한 포화 흡착량은 Na-Y, Na-ZSM-5, Na,K-ET(A)S-10, Na-모더나이트, Na,K-클리놉틸올라이트, Ti/MCM-41, Ti/SBA-15이 포함되어진 나노세공 물질 및 무정형 티타노실리케이트에 대하여 펄스 흡착 방법에 의해 측정되었다. 측정되어진 물질들 중 Na-Y 와 Na,K-ET(A)S-10 제올라이트에서 THT 와 TBM에 높은 흡착 용량을 보였다. Na,K-ET(A)S-10에서의 THT에 대한 포화 흡착량은 효율적인 흡착제로 잘 알려진 Na-Y 제올라이트와 비슷하였다. Na,K-ET(A)S-10에서의 THT 와 TBM의 흡착량과 흡착능은 Na,K-ET(A)S-10의 결정성이 좋을수록 증가하였다. 모사되어진 천연가스를 이용한 파과 형가로부터 THT 와 TBM 사이의 경쟁적 흡착에 관한 연구에서 Na,K-ET(A)S-10은 THT에 선택적으로 흡착하는 것으로 나타났다. Na,K-ET(A)S-10의 THT에 대한 파과 용량은 1.19 m㏖/g 이었다. 이러한 결과들은 Na,K-ETS-10 과 Na,K-ETAS-10의 높은 흡착 성능이 제올라이트 구조의 넓은 기공 성질과 유기 황 화합물과의 강한 정전기적 상호작용을 지닌 제올라이트 구조 속의 높게 교환되어진 양이온에 기인하는 것으로 보인진다. The selection of a suitable adsorbent for removing organic sulfur compounds tetrahydrothiophene (THT) and t-butylrnercaptan (TBM) from natural gas has been carried out. The saturation adsorption capacity for the sulfur compounds were determined by pulse adsorption method for a group of nanoporous materials, including Na-Y, Na-ZSM-5, Na,K-ET(A)S-10, Na-Mordenite, Na,K-Clinoptilolite, Ti/MCM-41, Ti/SBA-15 and amorphous titanosilicates. Among the materials tested, Na-Y and Na,K-ET(A)S-10 zeolites showed high adsorptive capacities for THT and TBM. The saturation capacity for THT on Na,K-ETS-10 was comparable with that on Na-Y zeolite, which is well known as an effective adsorbent. The capacity and adsorptivity for THT and TBM on Na,K-ETAS-10 were improved by an increase in crystallinity of Na,K-ETAS-10. An investigation of the competitive adsorption between THT and TBM from the breakthrough test using a simulated natural gas indicates that Na,K-ETS-10 selectively adsorbs THT. The breakthrough capacity for THT on Na,K-ETS-10 was 1.19 m㏖/g. The results show that the high adsorption performance of Na.K-ETS-10 and Na,K-ETAS-10 is due to the highly exchanged cations in the zeolitic structure which exhibit the strong electrostatic interactions with organic sulfur compounds and their wide pore nature.
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