분리기술,열역학 : CO2 제거용 흡착제 Sodium Glycinate의 물성측정과 추산

박소진 ( So Jin Park ),장경룡 ( Kyung Ryong Jang ),박인환 ( In Hwan Park ) 한국화학공학회 2006 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.44 No.3

상이한 화학적 구조를 가진 이산화탄소 흡수제의 열화특성

김준한(Jun Han Kim),이지현(Ji Hyun Lee),장경룡(Kyung Ryong Jang),심재구(Jae Goo Shim) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.10

본 논문에서는 대표적인 이산화탄소 흡수제인 알칸올아민계 흡수제(MEA, AMP, DEA, MDEA)를 사용하여 각 흡수제의 구조에 따른 열화특성을 평가하였다. 흡수제의 열화는 산화성열화(oxidative degradation)와 열적열화(thermal degradation)의 두 가지로 나누어 생각할 수 있다. 산화성열화 실험은 30℃와 60℃의 저온 실험장치에서 이산화탄소 (CO₂)와 산소(O₂)에 대한 열화도를 평가하였으며 열적열화는 130℃와 150℃의 고온에서 이산화탄소에 대한 열화도를 평가 하였다. 실험 결과, 흡수제의 산화성열화는 DEA의 열화가 가장 크게 나타났다. 또한, 흡수제의 열적열화는 150℃에서 대부분의 흡수제에서 발생하였는데 그 중 MEA와 DEA의 열화가 가장 심하였다. 결론적으로 내열화성 측면에서 1차 아민이지만 3차 탄소에 결합되어 입체장애를 갖는 AMP가 가장 우수한 흡수제인 반면, 2차 아민이며 분자내 OH기를 2개 가지며 아민이 노출된 DEA가 열화도 측면에서 가장 좋지 못한 흡수제로 나타났다. 본 논문에서는 다양한 흡수제의 기본구조에 따른 열화 안정성을 평가하여 이산화탄소 흡수를 위한 알칸올아민 흡수제 개발의 기초 자료를 제시하고자 하였다. We evaluated the degradation properties of various alkanolamine absorbents (MEA, AMP, DEA, and MDEA) having different chemical structures for CO₂ capture. The degradation of CO₂ absorbent in general was known to be caused by oxygen which is in flue gas and by heat source, respectively. To analyze the effect of CO₂ and O₂ on degree of degradation, we conducted a variety of experiments at 30℃ and 60℃ (oxidative degradation) and 130℃ and 150℃ (thermal degradation), respectively. DEA showed the worst property for oxidative degradation in the presence of oxygen among the alkanolamine absorbents. In the case of thermal degradation, the degradation of absorbent was occurred for most of absorbents at 150℃. Among these absorbents, MEA and DEA gave the worst results. As a result, AMP which is a primary amine and having a steric hindrance showed the best result through the degradation test. But, the degradation of absorbent proceeded easily in the case of DEA which is a secondary amine and having 2 OH groups in terminal position. Consequently, we have evaluated the degree of degradation of various absorbents having different chemical structures to give the basic data for the development of alkanolamine absorbent.

플라즈마 탈황·탈질 동시처리 공정에서 생성입자의 집진특성

심재구(Jae Goo Shim),천성남(Sung Nam Chun),박태성(Tae Sung Park),장경룡(Kyung Ryong Jang),김우영(Woo Young Kim),홍원석(Won Suk Hong),김용진(Yong Jin Kim),강용(Yong Kang) 大韓環境工學會 2002 대한환경공학회지 Vol.24 No.2

Sodium Glycinate 수용액의 CO₂흡수특성 및 반응 메커니즘 해석

심재구(Jae Goo Shim),김준한(Jun Han Kim),장경룡(Kyung Ryong Jang) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.4

Serine 칼륨염 수용액의 이산화탄소 흡수특성

송호준(Ho Jun Song),이승문(Seung Moon Lee),이준호(Joon Ho Lee),박진원(Jin Won Park),장경룡(Kyung Ryong Jang),심재구(Jae Goo Shim),김준한(Jun Han Kim) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.7

지구온난화 원인물질인 이산화탄소의 신규 흡수제로 serine 칼륨염을 제안하였고, serine 칼륨염의 이산화탄소 흡수특성을 monoethanolamine(MEA)의 결과와 비교하고 평가하였다. 비분산적외선 방식의 CO₂ 분석기를 장착한 스크리닝 장치와 흡수평형 측정장치를 이용하여 각 흡수제의 CO₂ 흡수/탈거 성능을 속도론적·양적으로 분석하였다 Serine 칼륨염의 유효 CO₂ 부하능은 0.425로써 MEA의 0.230보다 거의 두 배나 높았으며, cyclic capacity는 각각 0.354와 0.298로써 serine 칼륨염이 더 우수하였다. 한편 serine 칼륨염의 반응속도는 CO₂ 부하능이 0.1 이상에서 급격히 감소하여 MEA의 절반을 유지하였다. 흡수속도 증대를 위해 반응 촉진제로 piperazine과 tetraethylenepentamine을 혼합한 결과 각 경우 포화 CO₂ 부하능이 13.7%, 18.7% 증대되었다 Serine의 카르복실기에 서로 다른 종류의 금속을 치환하였을 때(Li+, Na,+ K+), serine 칼륨염의 CO₂ 흡수량이 나트륨염과 리륨염에 비해 각각 29.2%. 35.0% 높았다. 비슷한 기본구조를 가진 아미노산인 valine과 isoleucine 칼륨염의 흡수실험 결과, 벌키한 side group의 영향으로 인해 흡수속도가 serine 칼륨염에 비해 다소 느렸다. 반응 중 발생하는 침전과 이의 긍정적 이용 방법을 문현에 근거하여 제안하였다. Aqueous potassium salt of serine was proposed as an alternative CO₂ absorbent to monoethanolamine (MEA) and its CO₂ absorption characteristics were studied. The experiment has been conducted using screening test equipment with NDIR type gas analyzer and vapor-liquid equilibrium apparatus. CO₂ absorption/desorption rate and net amount of CO₂ absorbed in cyclic process are the criteria to assess the CO₂ absorption characteristics in this study. Effective CO₂ loading of potassium salt of serine and MEA are 0.425 and 0.230 respectively. Cyclic capacities are 0.354 and 0.298 for potassium salt of serine and MEA. The absorption rate of the potassium serinate decreased sharply at CO₂ loading is 0.1 and were maintained approximately at half of MEA. To enhance the absorption rate of aqueous potassium salt of serine, small quantities of rate promoters, namely piperazine and tetraethylenepentamine were blended, so that rich CO₂ loading were increased by 13.7% and 18.7% respectively. The rich CO₂ loading of potassium salt of serine was 29.2% and 35.0% higher than those of aqueous sodium and lithium salt of serine, respectively. The absorption rate of potassium salt of valine and isoleucine which have similar molecular structures to serine were lower than that of serine because of the presence of bulky side group. Precipitation phenomena during CO₂ absorption were discussed by the aid of literatures.

국내 포집기술 확보 현황 및 대용량 실증계획

심재구(Jae Goo Shim),곽노상(No-Sang Kwak),이지현(Ji Hyun Lee),이인영(In Young Lee),이동욱(Dong Woog Lee),장경룡(Kyung Ryong Jang) 대한지질학회 2015 대한지질학회 학술대회 Vol.2015 No.10

이산화질소, 암모니아 및 수분의 기상반응에 의한 이산화질소 제거 거동에 관한 연구

목영선,장경룡,박태성,김경숙,남인식 한국화학공학회 2003 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.41 No.1

암모니아 첨가 저혼 플라즈마 공정이나 전자빔 공정에서 NO의 산화반응을 통해 생성되는 NO_2를 효과적으로 제거하기 위한 조건을 도출하기 위하여, 문헌의 반응속도에 기초한 반응기 모델링을 통해 NO_2 저감에 미치는 여러 가지 운전변수의 영향을 살펴보았다. 본 연구에서 운전변수로 선정한 것은 수분함량, 초기 NO_2 농도, 반응온도 그리고 암모니아 농도이며, 각각의 운전변수에 대한 적정 범위를 결정하였다. NO_2를 효율적으로 제거하기 위해서는 배기가스의 수분함량이 4-6%(v/v)이상은 되어야 하나, 수분함량을 더 증가시키는 것은 큰 이득이 없는 것으로 나타났다. 초기 NO_2 농도가 100ppm 이하로 작을 때는 원하는 제거효율을 달성에 필요한 체류시간이 급격히 증가하며, 반응온도는 낮을수록 NO_2제거에 유리한 것으로 나타났다. NO_2 저감 속도는 암모니아 농도이며, 각각의 운전변수에 대한 적정 범위를 결정하였다. NO_2를 효율적으로 제거하기 위해서는 배기가스의 수분함량이 4-6%(v/v)이상은 되어야 하나, 수분함량을 더 증가시키는 것은 큰 이득이 없는 것으로 나타났다. 초기 NO_2 농도가 100ppm 이하로 작을 때는 원하는 제거효율 달성에 필요한 체류시간이 급격히 증가하며, 반응온도는 낮을수록 NO_2 제거에 유리한 것으로 나타났다. NO_2 저감 속도는 암모니아의 농도에 크게 의존하지 않는 것으로 평가되었다. This study reports a simple reactor modeling utilizing chemical kinetic data of the gas phase reaction between nitrogen dioxide, ammonia and water vapor in order to estimate the influences of several operating variables on the removal of NO_2 which is generated from NO by the oxidation process in a non-thermal plasma reactor or an electron-beam irradiation reactor. The operating variables chosen are water vapro content, initial concentration of NO_2, reaction temperature and ammonia concentration and the appropriate ranges of such variables were suggested. The gas phase reaction for the removal of NO_2 takes place effectively at the water vapor content higher than 4-6%(v/v), but further increase in the water vapor content does not significantly enhance the removal. The residence of NO_2 is less than 100ppm. Since the removal rate of NO_2 is in inverse proportion to the reaction temperature, lower temperature is favorable to promote the reaction. The effect of ammonia concentration on the removal of NO_2 was estimated to be negligible.

플라즈마 공정에 의해 생성된 부산물의 분석

박태성,엄희문,김경숙,양석란,장경룡 한국화학공학회 2001 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.39 No.3

플라즈마 공정에 의해 생성된 부산물의 비료로써의 활용성 및 첨가제의 필요성과 냉각수등 공정에 필요한 자료를 확보하고자 반응기 하단에 연결된 반응부산물 tank, 반응기 내부 및 반응기 후단에서 시료를 채취하여 분석하였다. 먼저 반응부산물 tank에서 액체상태로 채취한 시료의 경우, SO₄^(2-) 〉NO₃^- 〉NH₄^+ 으로 관찰되었다. 반면에 반응기에 설치된 냉각수를 사용하지 않고 펄스를 인가하여 짧은 시간내에 실험한 후 반응기 내부(반응전극)에서 채취한 시료의 경우, 염화암모늄이 주생성물로 확인되었다. 한편 반응기 후단에서 고체 상태로 채취한 시료의 경우에는 흡습성이 강한 질산암모늄보다는 황산암모늄이 주생성물이므로 부산물을 포집하는데 bag filter도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 예상되었다. The samples from 3 different spots were analyzed to get information about the necessities of additives, the needs of cooling water, and the utilities of byproducts as an agricultural fertilizer. First, the liquid sample gathered from the bottom of reactor was showed SO₄^(2-) 〉NO₃^- 〉NH₄^+. Second, the solid sample collected from reactor inside was identified ammonium chloride came from HCl of the exhausted gas. Third, the solid sample stacked in the exhausted plumbing was indicated as a very high ratios of sulfate/nitrate, therefore, a bag filter can be used as a collecting device of byproducts.