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- 저자 : 석창환(Chang Hwan Seok) (검색결과 2 건)
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이소프로판올을 포함한 디에틸렌트리아민 상분리 흡수제의 CO₂ 흡수 특성
이화영(Hwa Young Lee),석창환(Chang Hwan Seok),홍연기(Yeon Ki Hong) 한국청정기술학회 2021 청정기술 Vol.27 No.3
아민 수용액을 이용한 CO₂ 포집 공정의 문제점은 재생에 따른 높은 에너지 요구량이다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA) 수용액에 이소프로판올(isopropanol, IPA)을 도입한 상분리 흡수제 적용에 따른 CO₂ 포집 특성을 고찰하였다. 20 wt% DETA 수용액에서 IPA 조성이 20 wt%를 이상이 되면 CO₂를 흡수함에 따라 흡수제의 상이 CO₂-농축상과 CO₂-희박상으로 액-액 분리된다. 그 이유는 CO₂와 DETA가 반응하여 형성된 염의 IPA에 대한 낮은 용해도 때문이다. DETA 수용액에서 IPA 조성이 증가하면 CO₂-희박상의 부피에 대한 CO₂-농축 상의 부피비가 증가하게 되고 이에 따라 CO₂-희박상에서의 CO₂ 농축 정도가 높아지게 된다. 20 wt% DETA + IPA + 물 흡수제를 이용하여 흡수탑에서 CO₂를 흡수한 결과 20 wt% DETA 수용액 흡수제에 비해 CO₂ 흡수능 및 흡수속도가 모두 높은 것으로 확인되었다. DETA + IPA + 물로 구성된 상분리 흡수제를 CO₂ 포집에 적용할 경우 상분리 따른 CO₂ 농축과 CO₂-농축상의 부피 감소에 따른 재생에너지 저감을 기대할 수 있다. A drawback in the CO₂ capture process using an aqueous amine solution is the high energy requirement for the regeneration process. In order to overcome this disadvantage, this study investigated CO₂ capture characteristics using a biphasic absorbent in which isopropanol (IPA) was introduced into an aqueous solution of diethylenetriamine (DETA). When the IPA composition exceeded 20 wt% in 20 wt% DETA aqueous solution, the absorbent phase was liquid-liquid separated into a CO₂-rich phase and a CO₂-lean phase because of the low solubility of the salt formed by the reaction of CO₂ with DETA in isopropanol. When the isopropanol composition in the DETA aqueous solution increased, the phase volume ratio of the CO₂-rich phase to the volume of the CO₂-lean phase increased; and, accordingly, the CO₂ in the CO₂-rich phase was more concentrated. The results of absorbing CO₂ in a packed tower using 20 wt% DETA + IPA + water absorbent confirmed that both the CO₂ absorption capacity and the absorption rate were higher than that of the 20 wt% DETA aqueous solution. When a biphasic absorbent composed of DETA + IPA + water is applied to CO₂ capture, it can be expected to concentrate CO₂ because of phase separation and thereby reduce regeneration energy owing to volume reduction of the CO₂-rich phase.
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물리 흡수제를 포함한 디에틸렌트리아민(Diethylenetriamine) 저수계 흡수제에서의 이산화탄소 흡수 특성
이화영(Hwa Young Lee),석창환(Chang Hwan Seok),유정균(Jong-Kyun You),홍연기(Yeon Ki Hong) 한국청정기술학회 2018 청정기술 Vol.24 No.1
본 연구에서는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA) 수용액에 물리흡수제인 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)을 도입한 저수계 흡수제에서 이산화탄소 포집에 따른 흡수제의 상분리 현상을 고찰하였다. 2 M DETA수용액에서 NMP 조성이 30 wt%를 초과하면 CO₂ 흡수에 따라 흡수제의 상이 분리되는데 그 이유는 DETA-카바메이트 이온종의 NMP에 대한 낮은 용해도로 설명할 수 있다. 흡수제 내에서 NMP의 조성이 증가함에 따라 상분리 된 흡수제의 상층과 하층의 이산화탄소 로딩 차이가 커지고 하층의 부피가 감소하게 된다. 2 M DETA + NMP + 물 혼합 흡수제를 이용하여 충진탑에서의 이산화탄소 포집을 실시할 경우 흡수제 내 NMP조성이 40 wt%에 이르면 흡수속도가 줄어드는 것으로 확인되었다. 이는 이산화탄소 흡수에 따른 점도 증가로 인한 흡수제 액막에서의 물질전달 저항 때문으로 해석된다. DETA + NMP +물로 구성된 저수계 흡수제를 이산화탄소 포집에 적용하면 상분리에 따른 이산화탄소-rich 상 부피 감소로 재생에너지를 낮출 수 있을 것으로 기대된다. In this work, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added into diethylenetriamine (DETA) aqueous solution for high CO₂ loading via phase splitting of absorbents during CO₂ absorption. Immiscible two phases were formed in the range of more than 30 wt% of NMP in 2 M DETA + NMP + water absorbents because of low solubility of DETA-carbamate in NMP solution. As the composition of NMP in the absorbents increased, the difference of CO₂ loading between each phase increased and the volume of bottom phase decreased. In CO₂ absorption in packed column by 2 M DETA + NMP + water absorbents, the absorption rate decreased in the range of more than 40 wt% of NMP. It is due to the increasing of mass transfer resistance in liquid film of absorbents at the high concentration of NMP. DETA + NMP + water absorbent is expected as the promising one for reducing the regeneration energy of absorbents according to volume reduction of CO₂-rich phase.
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