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1 시간 동안 25 ℃ 까지 Cooling 후 1 시간 유지

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Serpentine. 원탄. 구분. 성분. wt%. 성분. wt%. 공업분석. 수분. 0.31. 고유수분. 10.35. 휘발분. 11.90. 휘발분. 11.05. 회분. 87.79. 회분. 42.73. 고정탄소. 0.00. 고정탄소. 35.87. 원소분석. 탄소 (C). 0.08. 탄소 (C). 59.96. 수소 (H). 1.33. 수소 (H). 4.66. 질소 (N). 0.00. 질소 (N). 0.74. 황 (S). 0.00. 황 (S). 0.05.

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Presentation Transcript
slide1

Serpentine

원탄

구분

성분

wt%

성분

wt%

공업분석

수분

0.31

고유수분

10.35

휘발분

11.90

휘발분

11.05

회분

87.79

회분

42.73

고정탄소

0.00

고정탄소

35.87

원소분석

탄소(C)

0.08

탄소(C)

59.96

수소(H)

1.33

수소(H)

4.66

질소(N)

0.00

질소(N)

0.74

황(S)

0.00

황(S)

0.05

공업분석기 : TGA-601(Leco)

산소(O)

21.92

원소분석기 : CHNS-932(Leco) 사용

회분

12.67

시료

TGA조건

Reactor 조건

Pretreatment 조건

FACTOR

압력조건

온도조건

주입기체

압력조건

온도조건

온도조건

Reactor

316-Stainless Steel

Serpentine

1 atm

150 ℃

Humid CO2

200 atm

200 ℃

150 ℃

Reactor Size

30 ml

Limestone

5 atm

350 ℃

350 ℃

Pressure

115~185 atm

Brucite

10 atm

550 ℃

Dry CO2

550 ℃

Temperature

155℃~220℃

원탄

-

750 ℃

750 ℃

Particle Size

37ꋯ70 micron

TGA Heating 조건

2 ℃ /min 으로 승온시켜 Heating 후 2시간 유지

Particle Amount

4g particle

TGA Cooling 조건

1시간 동안 25 ℃ 까지 Cooling 후 1 시간 유지

Solution Amount

16ml distilled water

Reaction Time

1~3 hour

Pilot-scale 광물이용

CO2 처리설비 기본설계

협동기관 : 아주대학교 에너지학과, 연구책임자 : 김 형 택

2003. 4.

2. 주요연구내용

3. 추진전략

1. 과제개요 및 연구목표

연구추진 세부 전략(시장상황)

핵심애로기술 및 극복방안

과제개요

  • 최종적으로 개발된 기술의 시장진입을 위한 시장상황
  • 국내 시장의 경우, 이에 대한 정보 및 자료가 전무한 상태.
  • - 이산화탄소 배출 규제가 실시 될 경우, 예상 파급효과가 큼.
  • 국외시장의 경우, 중국 및 동남아 시장을 중심으로 엔지니어링 자료를 바탕으로 Plant 설계 및 제작이 가능
  • - 기술 수출이 예상.
  • 광물질을 이용한 이산화탄소의 Carbonate화 기술은 각 적용 대상공정에 대한 체계적인 정보 시스템을 구축.
  • - 현 시장을 확보하여 국내 및 국외로의 기술이전 및 수출도 가능.
  • - 투자 경제성은 상당히 높을 것으로 전망.

사문석, 석회석, 석탄회 등의 광물질을 이용. 이산화탄소를 광물질과 반응처리하여 안정된 물질로 만드는 이산화탄소 고정화 기술

CO2  +  H2O   H2CO3 H+  +  HCO3-

Mg3Si2O4(OH)4  +  6H+ 3Mg2+  +  2SiO2  +  5H2O

Mg2+  +  HCO3-   MgCO3  +  H+

핵심 : 반응성 향상 methodology

  • 광물질과 이산화탄소의 carbonate화 반응은 자연적으로 일어나고 상당히 느림. 온도의 제한. ⇒ 반응 파라미터의 최적화 및 반응촉진 첨가제를 개발 필요.
  • 광물고정화 방법의 경우 발열 반응 시 발생되는 열의 회수를 통해 전체 효율을 향상.⇒저온 열에너지로 회수 방법상의 기술 개발이 필요.
  • 본 기술의 상용화 시, 광물질을 대규모로 이용. ⇒채광 및 전처리 과정과 관련된 환경 문제 검토.

4.활용방안

5. 반응성연구

5. 반응성연구

Pressure and Temperature

활용방안

Extent of Carbonation and Dehydroxylation vs. CO2 Pressure

1

2

Pressure

Temperature

  • 기술적 측면
  • - 대규모 CO2배출원에서 광물질을 이용한 CO2의 Carbonate화 공정 설계 기술 확보
  • - 반응변수 변화를 통한 공정의 최적화 결정
  • - 타 공정에 대한 적용 확대 및 각 기술들에 대한 효율 비교 가능
  • 경제․산업적 측면
  • - CO2의 제거 및 분리 시 소요되는 에너지소비량의 저감기대
  • - 에너지 소비가 많은 단위 공정이나 대규모의 CO2배출분야인 전력, 화학 공정
  • 등에 적용가능
  • - 공정 최적화를 이룩함으로써 에너지 절감효과를 가져올 수 있을 것으로 예상
  • - 석탄회 등의 폐기물의 이용으로 폐기물 감량

② 실험압력이 115atm 이며

높은 온도(220 ℃이상)가

된 후에는 Solution안에서의

CO2의 활성도가 감소하여

반응 감소. Cost또한 경제적으로

비효율적

① 실험온도가 155℃ 일 때 압력의

증가 시 Carbonation 반응 향상

그러나, 높은 압력(220 atm)에서는

반응 감소

0.64M NaHCO3

/1M NaCl

3hr

0.64M NaHCO3

/1M NaCl

155℃

5. 반응성연구

5. 반응성연구

5. 반응성연구

Chemical Solution

Low Pressure and Time

Carbonation of Partially Dehydroxylated Nanocrystalline Mgx+yOx(OH)2y Psedomorphs in Humid* and Dry CO2

1

1

2

2

Low Pressure

Time

① 낮은 Acid와 높은 Alkaline에서는

낮은 반응률을 보임.

② 실험에 필요한 bicarbonate

(HCO32-)의 이온을 확보하기 위한

최적농도는 1M NaCl과

0.64M NaHCO3

① 낮은 압력에서

시간 변화에 따른

반응률은 40%로

낮은 양상을 나타냄

② 높은 압력에서는 반응률이 향상.

그러나 높은 고압(220atm)에서는

오히려 반응률이 떨어지는

현상 발생, 이러한 비교는 cost와도

밀접한 연관.

115 atm CO2

185℃

115 atm CO2

185℃, 3hr

0.64M NaHCO3

/1M NaCl

155 ℃

0.64M NaHCO3

/1M NaCl

155 ℃

6. 분석자료

8. XRD 분석자료

7. 입도분석그래프

Relative Intensity [ I ]

Antigorite(3MgO 2SiO2 2H2O)

MgFe2O4

50

100

0

50

90

0

2θ (Serpentine)

2θ (Limestone C)

10.Microreactor design

11. 향후 실험추진계획

9. Microreactor diagram

아주대학교 에너지학과 에너지공정연구실

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