공단지역 대기 중 다환방향족탄화수소화합물(PAHs)의 농도수준 및 분포특성

정종현(Jong-Hyeon Jung),피영규(Young-Gyu Phee),조상원(Sang-Won Cho),옥곤(Gon Ok),손병현(Byung-Hyun Shon),이관(Kwan Lee),임현술(Hyun-Sul Lim) 한국청정기술학회 2011 청정기술 Vol.17 No.4

Trickle Bed Reactor에서 Pt/Kieselguhr 촉매를 이용한 다환방향족 탄화수소 수소화 반응

오승교,오서현,한기보,정병훈,전종기 한국청정기술학회 2022 청정기술 Vol.28 No.4

The objective of this study is to prepare bead-type and pellet-type Pt (1 wt%)/Kieselguhr catalysts as hydrogenation catalysts for the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) included in pyrolysis fuel oil (PFO). The optimal reaction temperature to maximize the yield of saturated cyclic hydrocarbons during the PFO-cut hydrogenation reaction in a trickle bed reactor was determined to be 250 o C. A hydrogen/PFO-cut flow rate ratio of 1800 was found to maximize 1-ring saturated cyclic compounds. The yield of saturated cyclic compound increased as the space velocity (LHSV) of PFO-cut decreased. The difference in hydrogenation reaction performance between the pellet catalyst and the bead catalyst was negligible. However, the catalyst impregnated by Pt after molding the Kieselguhr support (AI catalyst) showed higher hydrogenation activity than the catalyst molded after Pt impregnation on the Kieselguhr powder (BI catalyst), which was a common phenomenon in both the pellet catalysts and bead catalysts. This may be due to a higher number of active sites over the AI catalyst compared to the BI catalyst. It was confirmed that the pellet catalyst prepared by the AI method had the best reaction activity of the prepared catalysts in this study. The majority of the PFO-cut hydrogenation products were cyclic hydrocarbons ranging from C8 to C15, and C11 cyclic hydrocarbons had the highest distribution. It was confirmed that both a cracking reaction and hydrogenation occurred, which shifted the carbon number distribution towards light hydrocarbons. 본 연구의 목적은 열분해연료유(pyrolysis fuel oil, PFO)에 포함된 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydro, PAHs) 수소화 반응용 촉매로서 Pt(1wt%)/Kieselguhr 비드 촉매 및 펠렛 촉매를 제조하는 것이다. Trickle-bed 반응기에서 PFO-cut 수소화 반응을 통한 포화 고리 화합물(saturated cyclic compound)의 수율을 최대화하기 위한 최적의 반응 온도 및 수소/PFO-cut 유량비는 각각 250o C와 1800으로 결정하였다. PFO-cut의 공간속도(LHSV)가 감소할수록 포화 고리 화합물의 수율이 증가하였다. 펠렛 촉매와 비드 촉매의 수소화 반응 성능 차이는 크지 않았다. Kieselguhr 지지체를 성형한 후에 Pt를 담지한 촉매(AI 촉매)가 kieselguhr 분말에 Pt를 담지한 후에 성형한 촉매(BI 촉매)에 비해 수소화 활성이 높았으며, 이러한 경향은 펠릿 촉매와비드 촉매에서 공통적으로 나타났다. 이는 AI 촉매의 Pt 활성점 수가 BI 촉매 보다 많기 때문이다. 본 연구에서 제조한 촉매 중에서 AI법으로 제조된 펠렛 촉매가 제조된 촉매 중 반응 활성이 가장 우수한 것을 확인하였다. PFO-cut 수소화 반응 생성물 중C8~C15 범위의 고리 화합물이 대부분을 차지했으며, C11 고리 화합물의 분포도가 가장 높았다. 수소화 반응과 더불어서 분해반응도 함께 촉진되어 생성물의 탄소수 분포가 경질 탄화수소 쪽으로 이동함을 확인하였다.

열분해 반응조건에 따른 염화탄화수소 생성물 분포 특성

김용제(Yong-Je Kim),원양수(Yang-Soo Won) 한국청정기술학회 2010 청정기술 Vol.16 No.3

열안정성 연료제조를 위한 Polyaromatic 탄화수소의 수소화 분해 반응용 금속/제올라이트 촉매

구희지(Huiji Ku),오승교(Seung Kyo Oh),한기보(Gi Bo Han),정병훈(Byung Hun Jeong),전종기(Jong-Ki Jeon) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11

본 연구의 목적은 polyaromatic 탄화수소(PAHs)로부터 열안정성 연료의 원료인 1-ring 방향족 탄화수소와 2-ring 방향족 탄화수소의 제조에 적합한 이중기능 촉매를 탐색하는 것이다. 비드 형태의 CoMo/HZSM-5 및 CoMo/HUSY 촉매를 제조하여 특성을 분석하였다. 고압 연속식 반응기에 비드 형태의 CoMo/HZSM-5와 CoMo/HUSY 촉매를 장착하고 PAHs의 수소화 분해 반응을 수행하였다. CoMo/HUSY 촉매가 BTX로의 전환을 줄이고 C10-C13 범위의 1-ring 방향족의 선택성을 높이는데 더 적절한 기공 구조를 가져 CoMo/HZSM-5 촉매보다 1-ring 방향족/2-ring 방향족 탄화수소 화합물 비의 증가에 더 효과적이었다. The purpose of this study is to investigate a bifunctional catalyst suitable for the production of 1-ring aromatic hydrocarbons and 2-ring aromatic hydrocarbons, which are raw materials for thermally stable fuels from polyaromatic hydrocarbons (PAHs). Bead-type CoMo/HZSM-5 and CoMo/HUSY catalysts were prepared, and the physico-chemical properties of the catalysts were analyze. The hydrocracking reaction of PAHs was performed by mounting bead-type CoMo/HZSM-5 and CoMo/HUSY catalysts in a high-pressure continuous flow reactor. The selectivity to the 1-ring aromatic in the C10-C13 range over the CoMo/HUSY catalyst is much higher than that over the CoMo/HZSM-5 catalyst, which is attributed to reduce the conversion to BTX over the CoMo/HUSY catalyst.

저온 디젤 연소에서 발생하는 탄화수소 종 분석

한만배(Manbae Han) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集B Vol.34 No.4

1.7L 커먼 레일 직접 연료분사 디젤엔진과 초저유황 스웨덴 디젤 연료를 이용하여 연료분사시기 8.5CA BTDC∼0.5CA BTDC 와 배기가스 재순환률 37%, 43%, 48% 영역에서 실험을 수행하였다. 각각의 배기가스 재순환률에 대하여 연료분사시기가 지각됨에 따라 매연과 질소산화물이 동시에 저감되나 탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 저온 디젤 연소영역에 있음을 확인하였다. 탄화수소를 가스크로마토그래프와 불꽃 이온 검출기를 사용하여 종 분석을 수행하였으며, 연료분사시기가 지각될수록, 그리고 배기가스 재순환률이 증가할수록 Partially burned HC, 알켄의 비율이 증가하였다. Partially burned HC 중에서 에텐이, 그리고 Unburned HC 중에서 노말 운데케인이 가장 많이 배출되었다. 이 두 개의 탄화수소 종은 촉매 연구에 사용되는 벤치 플로우리액터 시험에서 대표적인 탄화수소 종으로 사용할 수 있다. Low temperature diesel combustion was achieved via a combination of late injection timing (8.5° CA BTDC to 0.5° CA BTDC) and heavy exhaust gas recirculation (37% to 48%) with ultra low sulfur Swedish diesel fuel in a 1.7L common rail direct injection diesel engine. When injection timing is retarded at a certain exhaust gas recirculation rate, the particulate matter and nitrogen oxides decease simultaneously, while the hydrocarbon and carbon monoxide increase. Hydrocarbon speciation by gas chromatography using a flame ionization detector reveals that the ratio of partially burned hydrocarbon, i.e., mainly alkenes increase as the injection timing is retarded and exhaust gas recirculation is increased. The two most abundant hydrocarbon species are ethene which is a representative species of partially burned hydrocarbons, and n-undecane, which is a representative species of unburned hydrocarbons. They may be used as surrogate hydrocarbon species for performing a bench flow reactor test for catalyst development.

탄화수소의 아세틸렌/에틸렌 전환을 위한 아크 플라즈마 반응기술 선행연구 분석

김주원,최수빈,이대훈,김유나,강홍재 대한기계학회 2024 大韓機械學會論文集B Vol.48 No.6

국제적인 탄소중립 정책 기조에 의해 다량의 이산화탄소를 발생시키고 있는 석유화학 산업에서도 온실가스 배출을 저감하기 위한 노력을 진행하고 있다. 재생에너지를 기반으로 한 탄화수소 전환공정의 개발은 화학공정의 전기화라는 개념으로 주목받고 있다. 아크 플라즈마 기술은 전기에너지만을 활용하여 다양한 종류의 탄화수소 원료물질을 고부가가치의 아세틸렌 및 에틸렌으로 전환할 수 있다. 과거 이러한 기술들이 파일럿 플랜트 이상의 규모까지 개발된 사례들이 있으나, 시대적인 배경에 의해 지속적인 기술개발이 이루어지지 못하였다. 이러한 사례들의 핵심요소 기술은 아크 플라즈마 반응기에 관한 것이고, 아크 반응기들의 기술개발 철학을 이해하여 현재 시점의 기술개발에 가치 있는 통찰을 제공하고자 한다. The development of hydrocarbon conversion processes based on renewable electric energy has drawn attention from the fields of petrochemical and resource recycling technologies, with the goal of achieving carbon neutrality. The arc plasma process is a promising option because there are precedent research data, including pilot-plant-scale studies. In the present study, a technical review of the precedent research was performed, especially focusing on the design and operating conditions of the well-developed arc plasma reactors. Since the core technology of previous studies was related to arc plasma reactors, our goal was to provide valuable insight on the current technological development of a hydrocarbon conversion process using arc plasma.

하부 백악기 진주층에서 산출되는 고열역청(pyrobitumen)의 산상

최태진,임현수,이재일,이용일 한국지구과학회 2022 한국지구과학회지 Vol.43 No.5

Occurrence of black opaque hydrocarbon (pyrobitumen) in some Cretaceous Jinju sandstones of the SindongGroup, Gyeongsang Basin in Korea is first reported in this study. The pyrobitumen is developed on chlorite pore-liningcement, or impregnated into the outer zone of chlorite cement. Therefore, it seems to have been formed after theprecipitation of chlorite cement, indicating the former presence of crude oil. The liquid hydrocarbons migrated intosandstones during moderate burial and these sandstones seem to have acted as a liquid hydrocarbon reservoir. Thepresence of pyrobitumen in the Jinju Formation indicates that this formation underwent deep burial after liquidhydrocarbon migration. As reservoir temperatures increased further, hydrocarbons were cracked and a solid pyrobitumenresidue remained in the reservoir 경상분지 신동층군의 백악기 진주층 일부 사암에서 산출되는 흑색의 불투명 탄화수소인 고열역청(pyrobitumen)의 산상을 처음으로 보고한다. 고열역청은 녹니석 공극벽 선충진(pore-lining) 교결물을 피복하거나 교결물 끝부분에 스며들어간 상태로 산출되므로, 녹니석 교결물 침전 이후에 생성된 것이며, 이는 과거 원유가 존재했음을 지시한다. 액상의 탄화수소는 진주층이 상당한 깊이로 매몰되는 동안 유입되었으며, 진주층 사암은 저류암의 역할을 했던 것으로 보인다. 진주층에 고열역청이 존재하는 것은 진주층이 액상 탄화수소의 이동 이후 심부 매몰과정을 겪었음을 지시한다. 그후 매몰 온도가 더 증가하면서 탄화수소의 열분해가 일어나고 고열역청이 저류암에 잔류물로 남게 되었다.

탄화수소연료의 표준화학엑서지 계산방법에 관한 연구

김병준,이영덕 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集B Vol.46 No.12

Effective climate crisis management methods should focus both on the use of renewable energy and efficient use of existing fossil energy. Exergy analysis is an optimal tool that can be applied to provide opportunities for improving the efficiency of various energy systems. This study proposes a method to calculate the standard chemical exergy through a statistical approach using the number of atoms of carbon and hydrogen in a hydrocarbon-based raw material. The standard chemical exergy of hydrocarbon series calculated using multiple regression equations had a difference of up to 9.8% to at least 0.3%, and as a result of exergy analysis using methane with the maximum difference, a difference of 4.8% and 6.3%, respectively. Through this study, easier exergy analysis is expected to be accessed from hydrogen-based industries to traditional chemical plant industries and to contribute to greenhouse gas reduction. 효과적인 기후위기 관리 방법은 재생에너지의 활용뿐만 아니라 기존의 화석에너지를 효율적으로 사용하는 것에도 초점을 맞춰야 한다. 엑서지 분석은 다양한 에너지시스템의 효율성 개선기회를 제공하는데 적용할 수 있는 최적의 도구이다. 본 연구에서는 탄화수소계열원료의 탄소 및 수소의 원자수를 활용하여 통계적접근방법을 통해 표준화학엑서지를 계산할 수 있는 방법을 제시한다. 다중회귀방정식을 이용하여 계산된 탄화수소계열의 표준화학엑서지는 최대 9.8%에서 최소 0.3%의 차이가 계산되었으며, 최대 차이를 보이는 메탄을 이용한 엑서지 분석 결과 엑서지 효율은 4.8%, 엑서지 파괴율은 6.3%의 차이가 계산되었다. 본 연구를 통해 수소기반의 새로운 산업부터 전통적인 화학플랜트 산업에서 보다 쉬운 엑서지 분석에 접근할 수 있으며 온실가스 저감에 기여할 수 있기를 기대한다.

탄화수소 부존구조 평가를 위한 교차출력과 진폭다항식을 이용한 AVO 분석

김지수 ( Ji Soo Kim ),김원기 ( Won Ki Kim ),하희상 ( Hee Sang Ha ),김성수 ( Sung Soo Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2011 지구물리와 물리탐사 Vol.14 No.1

AVO analysis was conducted on hydrocarbon-bearing structures by applying the crossplot and offset-coordinate amplitude polynomial techniques. To evaluate the applicability of the AVO analysis, it was conducted on synthetic data that were generated with an anticline model, and field data from the hydrocarbon-bearing Colony Sand bed in Canada. Analysis of synthetic data from the anticline model demonstrates that the crossplot method yields zero-offset reflection amplitude and amplitude variation with negative values for the upper interface of the hydrocarbon-bearing layer. The crossplot values are clustered in the third quadrant. The results of AVO analysis based on the coefficients of the amplitude polynomial are similar to those from the crossplots. These well correlated results of AVO analysis on field and synthetic data suggest that both methods successfully investigate the characteristics of the reflections from the upper interface of a hydrocarbon-bearing layer. Analysis based on the incident-angle equation facilitates the application of various interpretation methods. However, it requires the conversion of seismic data to an incident angle gather. By contrast, analysis using coefficients of the amplitude polynomial is cost-effective because it allows examining amplitude variation with offset without involving the conversion process. However, it warrants further investigation into versatile application. The two different techniques can be complement each other effectively as AVO-analysis tools for the detection of hydrocarbon reservoirs.

HCCI 수소기관에서 운전영역확장을 위한 EGR 효과 분석

이건식,김진구,변창희,이종태 한국수소및신에너지학회 2015 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.26 No.6

HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) hydrogen engine has relatively narrower operation range caused by knock occurrence due to the rapid pressure rising by using higher compression ratio. In this study, EGR as one of the countermeasure methods is considered to extend operation range of HCCI hydrogen engine. Also, the effects of hydrogen EGR are compared with the effects of EGR using hydrocarbon fuel. Hydrocarbon EGR is carried out by adding carbon dioxide to exhaust gas of HCCI hydrogen engine. As the results, EGR has positive effects on a HCCI hydrogen engine in reducing rate of pressure rise as same as the other engines used hydrocarbon fuels. However, the effects of hydrogen EGR are better than those of hydrocarbon EGR in decreasing minimum compression ratio and rate of pressure rise. When applying EGR to HCCI hydrogen engine by 20% rate, the rate of pressure rise decreases by 58% and it results in about 48% increase of the operation range in terms of supply energy.