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정수화(Soo-Hwa Jeong),정재용(Jae-Yong Jeong),이은도(Uen-Do Lee) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
국내 가축분뇨 발생량은 점점 증가하고 있으나 토양의 영양과잉에 의하여 퇴비화도 어렵게 될 예정이다. 따라서 가축분뇨를 고체 연료화하여 에너지화하기 위한 노력들이 최근에 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 실험실 규모의 유동층 반응기를 이용하여 건조 우분의 연소를 통해서 배가스 특성 및 반응기 내 연소 장애 현상을 살펴보았다. 연소 실험에서 공기비는 1.3-1.5의 범위로 하였고 반응 온도는 750-800 oC 범위에서 진행하였다. 연소 실험 결과 가스상 오염물질인 NOx는 400-800 ppm까지 검출되었으며 SOx는 검출되지 않았다. 반응기 내 연소 장애 현상을 보기 위하여 KOH를 시료에 첨가하여 연소한 결과 agglomeration 현상이 발생하는 것으로 나타났다.
유동층(流動層) 급속열분해(急速熱分解)에 의한 폐(廢) Polypropylene fraction으로부터 BTEX-aromatics의 회수(回收)
조민환,정수화,김주식,Cho, Min-Hwan,Jeong, Soo-Hwa,Kim, Joo-Sik 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.6
Post-consumed플라스틱 중 폐 polypropylene fraction으로 분리된 재료를 이용하여 열분해 실험을 수행하였다. 본 연구의 목적은 열분해 생성오일 중 용제로 사용이 가능한 BTEX-aromatics 수율이 반웅온도에 따라 어떤 영향을 받는지 고찰하는 것이었다. 이를 위하여 열전달이 우수한 유동층 반응기를 이용하여 $650^{\circ}C$에서 $700^{\circ}C$ 사이의 반응온도에서 열분해 실험을 진행하였다. 본 실험에서는 오일생성 극대화를 위해 열분해 반응 중 생성되는 가스를 유동화 가스로 사용하였으며, 유동화 가스의 유량과 시료 투입율은 실험 중에 일정하게 유지하였다. 실험결과 gas, oil 및 char가 반응 생성물로 얻어졌다. 생성 가스는 GCs(TCD, FID)를 사용하여 정량 분석하였고 정성적 분석을 위해서는 GC-MS 시스템을 이용하였다 정확한 분석을 위해서 생성오일은 진공 증류하여 distillation residue를 분리하였으며, 증류한 oil은 GC-MS 통해 정성 및 정량적 분석을 수행하였다. 반응온도가 높아질수록 distillation oil중의 BTEX-aromatics의 함량은 증가하였으며 $695^{\circ}C$에서 약 30% 정도의 함량을 나타내었다. 생성 가스는 대부분 $CH_4$, $C_2H_4$, $C_2H_6$, $C_3H_6$, $C_4H_{10}$로 구성되어 있었으며, 고위 발열량은 약 45 MJ/kg로서 열분해 공정 에너지원이나 기타 연료용 에너지원으로 사용가능할 것으로 평가되었다. A polypropylene fraction collected from the stream of post-consumer plastics was pyrolyzed. The aim of this study is to observe the dependence of yield of BTEX-aromatics normally used as solvent on the reaction temperature. To reach the goal, three experiments were carried out at different temperature between 650 and $700^{\circ}C$, using a fluidized bed reactor that shows an excellent heat transfer. In the experiments, product gases were used as a fluidizing medium to maximize the amount of BTEX-aromatics at fixed flow rate and feed rate during the pyrolysis. Oil, gas and char were obtained as product fractions. Product gases were analyzed with GCs(TCD, FID) and with a GC-MS system for qualitative analysis. For an accurate analysis of product oil, the product oil was distilled under vacuum, and separated the distillation residues from oil fractions that were actually analyzed with a GC-MS system. As the reaction temperature went higher, the content of BTEX-aromatics increased. The maximal yield of BTEX-aromatics was obtained at $695^{\circ}C$ with a value of about 30%. The main compounds of product gas were $CH_4$, $C_2H_4$, $C_2H_6$, $C_3H_6$, $C_4H_{10}$ and the product gas had an higher heating value about 45MJ/kg. It could be used as a heat source for a pyrolysis plant or for other fuel applications.
기포유동층에서 수증기 및 소성된 백운석 첨가에 의한 바이오매스 가스화의 영향
조우진 ( Woo Jin Jo ),정수화 ( Soo Hwa Jeong ),박성진 ( Sung Jin Park ),최영태 ( Young Tai Choi ),이동현 ( Dong Hyun Lee ) 한국화학공학회 2015 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.53 No.6
A fluidized-bed reactor with an inside diameter of 0.1 m and a height of 1.2 m was used to study the effect of steam and catalyst additions to air-blown biomass gasification on the production of producer gas. The equipment consisted of a fluidized bed reactor, a fuel supply system, a cyclone, a condenser, two receivers, steam generator and gas analyzer. Silica sand with a mean particle diameter of 380 μm was used as a bed material and calcined dolomite (356 μm), which is effective in tar reduction and producer gas purification, was used as the catalyst. Both of Korea wood pellet (KWP) and a pellet form of EFB (empty fruit bunch) which is the byproduct of Southeast Asia palm oil extraction were examined as biomass feeds. In all the experiments, the feeding rates were 50 g/min for EFB and 38 g/min for KWP, respectively at the reaction temperature of 800 oC and an ER (equivalence ratio) of 0.25. The mixing ratio (0~100 wt%) of catalyst was applied to the bed material. Air or an air-steam mixture was used as the injection gas. The SBR (steam to biomass ratio) was 0.3. The composition, tar content, and lower heating value of the generated producer gas were measured. The addition of calcined dolomite decreased tar content in the producer gas with maximum reduction of 67.3 wt%. The addition of calcined dolomite in the air gasification reduced lower heating value of the producer gas. However The addition of calcined dolomite in the air-steam gasification slightly increased its lower heating value.
김건우(Geon Woo Kim),윤주형(Joo Hyeong Yoon),김종수(Jong-Su Kim),정수화(Soo Hwa Jeong) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
탄소중립 2050을 위한 다양한 기술개발이 이루어짐에 따라 폐기물을 활용한 처리방법에 대해 연구들이 활발히 진행되고 있다. 다양한 폐기물 중 폐 플라스틱의 배출량의 경우 한국의 배출량은 1 인 당 연간 88kg 에 달해 세계 3 위 수준으로 나타난다. 재 활용되지 않는 폐플라스틱온 소각이나 매립 이 되고 있는데, 소각할 경우 폐폴라스틱 1톤당 온실가스 배출량온 3톤에 달한다. 이 를 매립 할 경우 완전히 썩는데 최소 400년 의 시간이 걸리기 때문에 최근 화학적 재활용에 대한 관심이 중대되고 있다. 폐풀라스틱을 처리하기 위한 화학적 재활용 방법 중 폴리올 레핀의 경우 열분해가 가장 적합한 기술이다. 열분해를 통해 생성된 액상생성물은 연료유 및 고부가 가치 원료로 사용이 가능하다 본 연구의 목적은 고정충 반용기를 이 용하여 펠랫 형태의 폐폴리에틸렌을 500 °C 미만 저 온에서 열분해 실험을 진행하였다. 또한 열분해 실험 후 생성된 액상 생성물 및 생성 가스의 특성을 알아보았다. 생성된 왁스의 경우 PONA 및 SIMDIS 분석을 통해 특성을 살펴보았으며, 생성 가스의 경우 GCs (-TCD, -FID)분석을 통해 조성을 관찰하였다.
신원식(Won-Sik Shin),양창원(Chang-Won Yang),이은도(Uen-Do Lee),정수화(Soo-Hwa Jeong) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
유동층은 고체-고체 및 고체-기체의 높은 혼합 특성으로 인해 반응기 내 온도 분포의 편차가 낮고 열전달 및 물질 전달이 높은 장점이 있어 국내외 다양한 산업에서 널리 사용되고 있다. 유동층 반응기는 사용하는 연료의 반응에 따라서 발열반응이거나 흡열 반응이 발생하므로 반응기 내부에 열교환기를 설치하여 반응기 내 온도를 균일하게 제어하고 일정한 수율의 생성물을 생산해야 한다. 본 실험에서는 발열 반응인 생성물 합성 공정에서 유동층 반응기 내의 열교환기의 대류 및 전도에 의한 총 열전달 계수 (Overall heat transfer coefficient)를 측정 하고 모델링하여 결과 값을 비교하였다. 실험에 사용된 반응기의 직경은 0.16m 이고 높이는 1.5m의 기포 유동층 타입의 반응기를 사용하였다. 공기 100 LPM을 투입하여 실험을 수행하였으며, 열교환기 물 투입 조건에 따른 유동층 반응기 내 온도, 압력 변화 및 열교환기에서 흡수하는 열량 값을 측정하였고 각 실험에서 얻어진 결과를 비교 검토하여 유동층 반응기의 설계 및 최적 운전 조건 도출 방안에 대해 살펴보았다.