회분식 기포유동층 반응기에서 K-계열 건식흡수제의 주입수분농도 및 재생반응온도에 따른 CO2 흡수-재생 반응특성 연구 (Study of CO2 Carbonation-Regeneration Characteristics of Potassium-Based Dry Sorbents According to Water Vapor Contents of Inlet Gas and Regeneration Temperature in the Cycle Experiments of Bubbling F)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 47권 / 3호 / 349 ~ 354페이지
· 저자명 : 박근우, 박영성, 박영철, 조성호, 이창근

초록

본 연구에서는 전력연구원으로부터 공급받은 K-계열 건식흡수제를 이용하여 회분식 기포유동층 반응기에서 흡수-
재생 반복실험을 통한 H2O 주입농도 및 재생온도에 따른 반응 특성을 살펴보았다. K-계열 건식흡수제는 CO2 흡수를
위한 탄산칼륨과 내마모성과 기계적 강도를 위한 지지체로 구성되어 있다. 흡수반응과 재생반응 특성을 살펴보기 위
해 처음 한 시간 동안 흡수반응을 수행하고 다음 한 시간 동안 재생반응을 수행하는 과정을 3차례 반복하여 실험하였
다. H2O 농도의 영향을 파악하기 위해서 흡수반응은 70 ℃에서 H2O 농도를 7.3, 12.2, 19.7, 30.8%로 변화하여 실험
을 수행하였으며 재생반응은 N2 기체를 유동화기체로 사용하여 150 ℃에서 수행하였다. 재생온도의 영향을 파악하기
위해서는 흡수반응에서의 H2O 농도를 12.2%에 고정한 상태에서 재생온도를 150, 200, 300, 400 ℃로 변화하여 실험
을 수행하였다. 수분 함량이 1.97 ㏖ H2O/㏖ CO2인 경우 흡수반응에서 흡수율이 가장 우수함을 확인하였다. 또한
재생온도가 400 ℃에서 가장 높은 재생율을 보이는 것을 확인하였다. 재생온도가 150 ℃에서 재생율은 대략 60% 정
도였으며 실제 두개의 유동층 반응기를 가진 연속장치의 경우 부분적인 재생을 유지하면서 운전이 수행되기 때문에
재생온도는 150 ℃ 이상이면 적절하다고 판단된다. 실제 연속운전에서는 적절한 고체순환량을 결정하는 고체이용율과
재생에너지를 결정하는 재생온도 사이에 절충점이 존재하며 본 실험에서 얻은 데이터가 연속장치의 설계와 운전에 중
요한 기초자료가 될 것이다.

영어초록

In this study, a bubbling fluidized-bed reactor was used to study CO2 capture from flue gas using a potassium-
based dry sorbent. A dry sorbent, manufactured by the Korea Electric Power Research Institute, consists of 35% of
K2CO3 for CO2 absorption and 65% of supporters for mechanical strength. H2O, a reactant of the carbonation reaction,
was supplied in the reactor as a form of saturated water vapor at a given temperature. The experiment of the regeneration
reaction was performed by raising up to a given temperature using N2 as a fluidization gas. It was indicated that
sorption capacity and regenerability of dry sorbents showed high-efficiency at 1.97 ㏖ H2O/㏖ CO2 and 400 ℃,
respectively. The regenerated sorbent samples were analyzed by TGA to confirm the extent of the reaction. When the
regeneration temperature was 150 ℃, the regenerability of dry sorbents was about 60%, which was capable of applying
those sorbents to a two-interconnected fluidized-bed reactor system with continuous solid circulation. The results
obtained in this study can be used as basic data for designing and operating a large scale CO2 capture process with two
fluidized-bed reactors.

참고자료

· 없음