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- 저자 : Changdae Byun (검색결과 6 건)
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Sunhwan Hwang,Joongwon Lee,Ung Gi Hong,정지철,고동준,Hyojun Lim,Changdae Byun,송인규 한국공업화학회 2012 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.18 No.1
Mesoporous nickel(30 wt%)-M(10 wt%)-alumina xerogel (30Ni10MAX) catalysts with different second metal (M = Fe, Ni, Co, Ce, and La) were prepared by a single-step sol–gel method for use in the methane production from carbon monoxide and hydrogen. In the methanation reaction, yield for CH4 decreased in the order of 30Ni10FeAX > 30Ni10NiAX > 30Ni10CoAX > 30Ni10CeAX > 30Ni10LaAX. Experimental results revealed that CO dissociation energy of the catalyst and H2 adsorption ability of the catalyst played a key role in determining the catalytic performance of 30Ni10MAX catalyst in the methanation reaction. Optimal CO dissociation energy of the catalyst and large H2 adsorption ability of the catalyst were favorable for methane production. Among the catalysts tested, 30Ni10FeAX catalyst with the most optimal CO dissociation energy and the largest H2 adsorption ability exhibited the best catalytic performance in terms of conversion of CO and yield for CH4 in the methanation reaction. The enhanced catalytic performance of 30Ni10FeAX was also due to a formation of nickel–iron alloy and a facile reduction.
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석탄 합성가스를 이용한 온도 및 압력변화에 대한 메탄화 반응 특성
김수현(Kim, Suhyun),유영돈(Yoo, Youngdon),류재홍(Ryu, Jaehong),변창대(Byun, Changdae),임효준(Lim, Hyojun),김형택(Kim, Hyungtaek) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
석탄가스화로부터 얻어진 합성가스는 CO, H₂가 주성분으로, 그 자체를 연료로 사용하여 발전을 하거나 또는 적절한 정제, 분리 및 합성을 통해 다양한 원료물질을 생산할 수 있다. 이러한 석탄의 청정 사용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 현상 및 석유자원 고갈에 대비할 수 있는 현실적인 방법의 하나로 여겨지고 있다. 석유를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 응용 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정을 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료가스를 생산하는 것이다. SNG(Synthesis Natural Gas 또는Substitute Natural Gas)는 합성천연가스 또는 대체천연가스로 불리어지는데 주로 석탄의 가스화를 통해 얻어진 합성가스(syngas 또는 synthesis gas)인 CO, H₂를 촉매에 의한 합성반응을 통해 얻을 수 있다. SNG 합성 반응(메탄화 반응)은 보통 수성가스 전환 공정과 가스 정제 공정을 거친 합성가스를 CH₄로 전환하는 것으로 석탄을 이용한 SNG 제조 공정에서 가장 핵심 공정인 메탄화 반응은 높은 발열반응으로 주로 니켈 촉매를 사용하며 250{sim}400?C에서 반응이 이루어진다. SNG 합성 반응은 공급되는 합성가스의 조성(H₂/CO 비), 공급되는 합성가스의 유량과 반응기에 충진된 촉매의 부피와의 관계를 나타낸 공간속도, 반응온도 등의 조건에 따라 반응 특성이 달라질 수 있다. 가스화 반응을 통해 생성되는 합성가스를 이용한 SNG 합성반응(메탄화 반응)의 특성을 파악하기 위하여 Lab-scale 규모의 고정층 반응기를 이용하여 Ni 함량이 다른 2종류의 촉매를 대상으로 반응온도 및 압력에 따른 CO 전환율, CH₄ 선택도, CH₄ 생산성 변화를 파악하였다. 실험 결과 반응기의 온도가 350도 이상의 조건에서 CO 전환율은 99.8%이상, CH₄ 선택도는 90.7%이상으로 나타났으며, 공간속도가 2,000 1/h 이상의 조건에서는 CH₄ 생산성이 500 ml/g-cat, h을 만족하였다.
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Sunhwan Hwang,송인규,Joongwon Lee,Ung Gi Hong,Jeong Gil Seo,정지철,고동준,Hyojun Lim,Changdae Byun 한국공업화학회 2011 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.17 No.1
Nickel–alumina xerogel catalysts (XNiAl) with different nickel contents (X, wt%) were prepared by a single-step sol–gel method for use in the methane production from carbon monoxide and hydrogen. The effect of nickel content on the catalytic performance of XNiAl catalysts was investigated. Conversion of CO and yield for CH4 over XNiAl catalysts drastically increased with increasing nickel content from 20 to 40 wt%, but they were almost constant at nickel content above 40 wt%. This indicates that XNiAl catalysts with nickel content above 40 wt% served as efficient catalysts in the methane production from carbon monoxide and hydrogen. The enhanced catalytic performance of nickel–alumina xerogel catalysts with nickel content above 40 wt% was attributed to the abundant active surface nickel species caused by welldeveloped framework mesopores and large pore size of the catalysts. When considering the amount of nickel used for the preparation of catalyst, it is reasonable to conclude that the optimal nickel content of nickel–alumina xerogel catalyst for methanation reaction was 40 wt%.
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Ni<sub>x</sub>-Fe<sub>1-x</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>계 촉매의 함량이 CO<sub>2</sub> 메탄화반응에 미치는 영향
강석환(Kang, Sukhwan),류재홍(Ryu, Jaehong),김진호(Kim, Jinho),이선기(Lee, Sunki),유영돈(Yoo, Youngdon),변창대(Byun, Changdae),임효준(Lim, Hyojun) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
석탄 가스화에서 유도된 합성가스는 합성반응 공정을 통하여 합성석유, 메탄올(& DME), 합성천연가스(SNG) 등의 다양한 화학원료를 제조할 수 있어 이의 활용이 점차적으로 확대될 것이다. 이 중 SNG 공정의 경우, 석탄가스화기에서 생산된 합성가스는 집진, 탈황, 수성가스전환(H₂/CO 비를 조절), CO₂ 제거 등의 공정을 거쳐 메탄화 반응기로 유도되는데, 메탄화 반응에서 CO₂가 반응에 참여하면 탄소포집 및 저장(CCS)의 부담을 크게 줄일 수 있어 이에 대한 관심이 커지고 있다. 특히, 상업용으로 활용되고 있는 단열반응기를 직렬로 연결할 경우, 메탄화반응의 발열로 인한 반응기내의 온도 상승으로 CO₂가 생성되는데 이후의 2차 또는 3차의 단열반응기에서 CO₂ 수소화반응이 진행되면 최종 생성물인 메탄의 수율이 증가하며, 뿐만아니라 생성물 중 포함된 수소의 농도를 낮출 수 있는 장점을 가지게 된다. 따라서, 본 연구에서는 Ni계 촉매를 사용하여 풍부한 H₂ 분위기에서 Fe를 첨가하여 이의 함량이 CO₂ 수소화반응의 탄소 전환율과 생성되는 메탄의 수율에 미치는 영향을 고찰하였다.
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김수현(Kim, Suhyun),유영돈(Yoo, Youngdon),김진호(Kim, Jinho),고동준(Koh, Dongjun),백준현(Baik, Joonhyun),변창대(Byun, Changdae),임효준(Lim, Hyojun) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
국내 및 세계의 천연가스 수요가 증가하고, 원유가 상승에 의한 천연가스의 지속적인 가격상승이 예측됨에 따라 천연가스의 99%를 수입에 의존하는 우리나라의 에너지 안보 확보 방안을 위한 기술개발이 필요하다. 국내에서 천연가스를 확보할 수 있는 현실적인 방법중의 하나는 석탄가스화를 통해 얻어진 합성가스를 이용하여 SNG(synthetic Natural Gas, 합성천연가스)를 제조하는 것이다. 본 연구에서는 다양한 석탄, 다양한 석탄 가스화기를 적용하는 경우에 대한 CASE별 공정해석을 수행하여 각 경우의 SNG 생산 특성을 파악하였다. 석탄의 종류는 역청탄, 아역청탄, 갈탄을 대상으로 하였으며, 역청탄을 사용하는 경우는 General Electric Energy(GEE), Shell Global Solutions(Shell), ConocoPhillips(CoP)사의 가스화기를, 아역청탄을 사용하는 경우는 KBR의 TRIG^{TM}, Siemens사의 SFG, Shell, CoP 가스화기를, 갈탄을 사용하는 경우는 Shell, Siemens 가스화기를 적용하였다. 사용한 석탄과 석탄가스화기에서 발생된 합성가스 조성은 NETL에서 발행된 보고서에 제시된 수치들을 활용하였다. 역청탄을 사용하고 CoP 가스화기를 적용한 경우, SNG 합성공정에 유입되는 유량이 100 Nm3/h 일 때, 생산되는 SNG의 조성은 CH₄ 96.26%, H₂ 1.49%, CO₂ 0.69%, CO 0.004% 이고 생산유량은 24 Nm3/h 였다. SNG 효율을 SNG 합성공정에 공급되는 합성가스 열량 대비 최종 생산되는 SNG의 열량을 기준으로 하고, 각 CASE 별 SNG 효율을 살펴보면, 역청탄을 대상으로 한 경우 GEE 74.05%, CoP 76.65%였다. 아역청탄을 대상으로 한 경우 TRIG 78.14%, Siemens 71.22%, CoP 75.72%였고, 갈탄을 대상으로 하는 경우 Shell 71.48%, Siemens 71.49%였다. 역청탄을 사용하는 경우는 CoP 가스화기를 대상으로 한 경우 SNG 효율 및 생산량이 가장 높았고, 아역청탄을 사용하는 경우는 TRIG 가스화기를 대상으로 한 경우의 SNG 효율 및 생산량이 높았다. 갈탄을 사용하는 경우는 Shell 가스화기와 Siemens 가스화기가 거의 비슷한 결과를 나타내었다. SNG;efficiency({eta})={frac{Q_B}{Q_A}}={frac{Q_{SNG}(kcal/h)}{Q_{Syngas}(kcal/h)}}{times}100(%).
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담체 및 조촉매 변화에 따른 Ni 촉매상의 SNG 반응 평가
류재홍(Ryu, Jaehong),강석환(Kang, Sukhwan),김수현(Kim, Suhyun),김진호(Kim, Jinho),이선기(Lee, Sunki),유영돈(Yoo, Youngdon),임효준(Lim, Hyojun),변창대(Byun, Changdae) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
석유의 고갈과 고유가 시대에 직면한 현재 전 세계적으로 매장량이 풍부하고 안정적으로 공급이 가능한 석탄 활용에 대한 관심이 급격히 증가하고 있다. 석탄의 활용 분야 중 석탄 가스화(Coal gasifier)에서 유도된 합성가스를 이용하여 합성천연가스(SNG) 생산을 할 수 있는 메탄화(Methanation) 공정에서는 대부분 Ni계열 촉매를 사용하고 있는데, 촉매를 설계하는 관점에서 담체(Support), 조촉매(Promoter), Ni의 함량 등과 같은 설계 변수에 따라 촉매의 활성과 함께 메탄 수율이 결정된다. 본 연구에서는 다양한 담체상에 Ni를 담지 하여 20bar 압력에서 SNG 반응에 높은 활성을 보일 수 있는 촉매를 확보하고자 실험을 수행하였으며, 그 결과 NiO/SiO₂-Al₂O₃ 촉매가 가장 우수한 활성을 보이는 것을 알 수 있었다. 또한 NiO/SiO₂-Al₂O₃ 상에 Cerium, Ferric oxide 조촉매를 첨가하여 SNG 반응 활성 평가를 수행하였다.
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