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코킹 공정(工程)을 이용한 오일샌드 역청(瀝靑)의 열화학(熱化學)적 전환(轉換)
이시훈,윤상준,이재구,김재호,Lee, See-Hoon,Yoon, Sang-Jun,Lee, Jae-Goo,Kim, Jae-Ho 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.3
석유를 대체할 수 있는 자원 중의 하나인 오일샌드 역청의 열화학적 전환을 통해 생산된 연료유 특성을 열천칭 분석기와 중질유들의 전환 공정에 사용되는 딜레이드 코킹 반응기(600ml)를 이용하여 분석하였다. 동일한 $50^{\circ}C/min$의 승온 속도로 최종 코킹 온도를 $400{\sim}550^{\circ}C$까지 변화시킨 결과, 최종 코킹 온도가 증가할수록 코킹이 완료되는 시간과 전환률이 증가하였다. 그러나 $450^{\circ}C$이상의 온도에서는 미비하게 증가하여 코킹 운전이 적어도 $450^{\circ}C$ 이상이 되어야 함을 알 수 있었다. 딜레이드 코킹 반응기의 최대 액체 수율은 $475^{\circ}C$의 조건으로 나타났으며 코킹에 의해 생성되는 오일의 API, SIMDAS분석을 통해 경질화가 진행되어 일반적인 디젤과 비슷한 연료 특성을 가짐을 확인하였다. The study of coking technology to upgrade oil sand bitumen which is considered as alternative fuel was performed by using thermogravity analyzer and delayed coking reactor(600ml). To analyzed and compared coking characteristics of oil sand bitumen, the reactivities of oil sand bitumen were measured in the TGA. At the temperature conditions of $400{\sim}550^{\circ}C$ and the temperature rising velocity of $50^{\circ}C/min$. the termination time of coking reaction and conversion efficiencies increased with an increase of bed temperature. However the increase rate decreased over $450^{\circ}C$. So the coking reaction with oil sand bitumen might be over $450^{\circ}C$. Also the termination time decreased with increasing the temperature rising velocity. But the content of coke increased with increasing temperature rising velocity. At the experiments in the delayed coker, the temperature condition at maximum oil yield was $475^{\circ}C$ and the fuel properties of oil from coking reaction was almost equal with conventional diesel. It was verified that the coking process might be useful process to upgrade the oil sand bitumem by using API and SIMDAS.
이시훈(Lee, See-Hoon),서명원(Seo, Myung-Won),김상돈(Kim, Sang-Don) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
2세대 바이오연료 생산에 적용되는 미세 조류의 열화학적 전환 특성을 열천칭 반응기를 이용하여 고찰하였다. 반응 온도 (500 - 800?C)와 수분 함량 (0-60wt.%)을 변수로 하였으며 미세조류로서 가장 널리 이용되는 클로렐라를 이용하였다. 대표적인 열화학적 전환 반응인 열분해, 부분 산화 (5%), 연소 반응을 고찰하였으며 실험 영역에서 반응온도 및 산소의 분압이 증가함에 따라 탄소 전환율이 증가하였으며 Shrinking-core model을 사용하여 반응 차수를 구하였다. 가스화 영역인 부분 산화 (5%) 조건에서의 activation energy와 frequency factor 값은 각각 19.60 kJ/mol, 2.47{times}10-1;s^{-1} 이었으며 산소 분압에 의한 반응 차수는 0.209 임을 확인하였다. 수분 함량에 따른 클로렐라의 반응 특성을 살펴보면, 수분 함량이 증가함에 따라 탄소 전환율과 반응성이 감소하는 경향이 발견되었다. 열분해의 경우, 건조 시료에 비하여 수분 함량이 늘어남에 따라 탄소 전환율과 반응성이 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 반면, 부분 산화(5%) 및 연소의 경우에는 건조 시료, 수분 함량 20, 40% 시료의 탄소 전환율과 반응성은 거의 일정하였다. 그러나 수분 함량이 60%가 되면서 탄소 전환율 및 반응성이 급격히 떨어졌다.
유동층 열분해로에 의하여 생산된 상수리나무 바이오오일의 특성
이선훈,엄민섭,유경선,이영수,김남찬,이시훈,이재구,김재선,Lee Sun-Hoon,Eom Min-Seop,Yoo Kyung-Seun,Lee Young-Soo,Kim Nam-Chan,Lee See-Hoon,Lee Jae-Goo,Kim Jae-Ho 한국자원리싸이클링학회 2006 資源 리싸이클링 Vol.15 No.1
Fast pyrolysis of Quercus acutissima was carried out in a fluidized bed pyrolyser and then the physicochemical properities of obtained bio-oil were analyzed using GC/MS. The yields of bio-oil of Quercus acutissima and Larix leptolepis from a fluidized bed pyrolyzer were maximized at $350^{\circ}C\;and\;400^{\circ}C$, respectively. This is due to the difference or cellulose content between the two tree species. Above the optimum temperature, the yields of char and oil decreased as the reaction temperature increased, but the yield of gas-phase and water fraction increased. It is concluded that this phenomenon is occured by secondary pyrolysis in the free board. The feeding rate of the sample in a fluidized bed pyrolyser did not affect the yields and composition of products, because of a sufficient mixing between bed materials and sand. 유동층 열분해로에서 상수리나무의 급속열분해를 수행하고 생성된 바이오오일의 물리화학적 특성을 GC/MS를 이용하여 분석하였다. 유동층 열분해로에서 얻어진 상수리나무와 낙엽송의 바이오오일 수율은 각각 $350^{\circ}C,\;400^{\circ}C$에서 최대치를 보였으며 이는 두 수종간의 셀룰로오스 함량차이에 기인하는 것으로 추정된다. 최적온도 이상에서는 반응온도가 증가할수록 프리보드에서의 2차 열분해에 의하여 촤와 오일의 수율이 감소하였고 가스상 성분과 수분의 함량이 증가하였다. 유등층 열분해로에서 시료의 투입량은 생성물의 수율과 조성에는 큰 영향을 주지 않았으며 이는 충분한 혼합이 이루어지기 때문으로 판단되었다.
박철우,이시훈,손응권,Park, Cheol-Woo,Lee, See-Hoon,Shon, Eung-Kwon 한국분석과학회 1992 분석과학 Vol.5 No.4
국내의 23개 무연탄을 대상으로 석탄회의 화학분석 및 용융특성분석을 수행하여 석탄회의 화학조성과 용융온도와의 상관성을 고찰하였다. 또한 이들 무연탄을 미분탄 연소의 연료로 사용시 야기될 수 있는 slagging, fouling성을 예측하여 보았다. 국내 무연탄회는 대부분 $SiO_2$와 $Al_2O_3$를 80% 이상 함유하고 있는 반면 1% 이하의 적은 양의 $Na_2O$를 함유하고 있으며, 또한 비교적 높은 용융온도를 갖는다. 따라서 이 무연탄들을 미분탄 연소의 연료로 사용시 slagging 및 fouling 발생 가능성은 낮을 것으로 예측되었다. 국내 무연탄회의 용융특성은 base/acid ratio와 비교적 높은 상관성을 갖는 것으로 나타났다. Chemical composition and fusibility of coal ash were measured for 23 Korean anthracite coals. The relationship between chemical properties and fusion temperature of coal ash was investigated. The slagging and fouling in firing the pulverized coal for boiler was assessed for the coal samples. It was found that most ashes contained more than 80% of $SiO_2$ and $Al_2O_3$ whereas less than 1% of $Na_2O$. And also fusion temperature of ashes occured relatively higher for Korean coals. Therefore it can be predictable that the slagging and fouling formation has a little problem in a pulverized coal firing system. A base/acid ratio did show a good correlation with fusion temperature for these coal ashes.
석유코크스/석탄 혼합 가스화를 이용하는 액화 공정의 경제성 평가
신지훈 ( Ji-hoon Shin ),이루세 ( Lu-se Lee ),이시훈 ( See-hoon Lee ) 한국화학공학회 2016 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.54 No.4
황함유량이 높아 독성 폐기물로서 분류되는 석유코크스를 역청탄 및 아역청탄과 혼합하여 가스화 공정을 통해 액체 연료를 생산하는 공정의 경제성을 분석하였다. 공정의 경제성을 분석하기 위한 2,000 톤/일 규모의 액화 공정은 가스화, 정제, Fischer-Tropsch 전환 등으로 이루어진다. 기발표된 자료들로부터 적절한 검토 기준을 통해 건설비용 및 매출액을 산정하였고 석유코크스/석탄의 혼합비에 따른 경제성을 평가하였다. 경제성 평가 결과, 원소황의 생산과 판매증가로 인해서 석유코크스의 경제성이 석탄보다 우수했으며 수분 함량이 낮은 역청탄과의 혼합이 보다 높은 경제성을 가지는 것으로 나타났다. 아역청탄의 경우, IRR (Internal rate of return)이 10% 이상이 되기 위해서는 석유코크스와의 혼합이 적어도 40 wt% 이상이 되어야 함을 확인하였다. The economic feasibility of a commercial indirect liquefaction process with the co-gasification process of petroleum coke which has been recognized as hazardous waste because of high sulfur content and bituminous coal and sub-bituminous coal mixtures was assessed. The 2,000 ton/day scale indirect liquefaction process including co-gasification, clean up, Fischer-Tropsch conversion and so on was assumed and used to analyze economical efficiencies with various conditions. Financial data from previous studies were modified and used and economical sensitivities with various mixture ratios were evaluated in this study. As a result, economic values of petroleum coke were superior than those of coals because of increasing sulfur sale. Also, mixtures with petroleum coke and bituminous coal was more favorable that those with petroleum coke and sub-bituminous coal due to lower moisture content. In case of sub-bituminous coal, the mixture ratio with petroleum coke had to be over 40wt% for the IRR of mixture to surpass 10%.