| 초록 |
기존의 반응, 분리 별개공정에 비해 에너지를 절감하고 공정을 간단화하여 투자비를줄일 수 있는 반응과 분리를 결합한 반응분리공정 (촉매와 물질분리제가 한 장치에 들어 있는 공정) 중에서 세계적으로 아직 기초 연구단계에 있는 압력변동흡착반응(PSAR) 기술에대한 국내의 기반 기술을 확보하고, 역수성가스전환반응(RWGS)을 이용하여 CO2로부터 CO를 저렴하게 생산하는 PSAR 설계 기술을 개발하여 C1 화학공업의 경쟁력 확보와 이산화탄소의 화학적 고정화에 기여하고자 압력변동흡착반응기에 대한 연구를 수행하였다.본 공정에 적합한 상용화된 저온용 촉매 (CuO/ZnO/Al2O3)와 상용화된 제올라이트-X흡착제를 선정하여 반응속도식과 흡착평형식을 도출하고, 흡착반응특성 기초연구, 1탑식 및2탑식 Bench scale 연속공정 실험으로 다양한 공정 변수에 따른 성능 변화를 관찰하였고,PSAR공정을 잘 해석할 수 있는 공정 모사기를 개발하였으며, 이를 이용하여 공정 성능이최적화될 수 있는 운전조건 범위를 도출하여 PSAR 설계 기반기술을 확보하었다.본 2탑식 PSAR 연속공정 실험결과 (최적화된 결과는 아님), 300oC에서 RWGS 반응의평형전환율로부터 계산되는 CO 수율 13.8%보다 3.5배 이상의 CO 수율 (48.4% 이상)을 얻었고, PSAR 반응기와 촉매만 있는 PFR 반응기와 비교하여 보면, 같은 CO 수율을 얻을 때에 PFR 반응기 온도 (760oC)보다 PSAR 반응기의 온도가 1/2.5 로 감소되므로 많은 에너지절약이 가능하고 낮은 온도에서 운전되므로 촉매 수명도 연장될 수 있으며, PSAR 제품가스의 CO 농도 (42.9% CO + 29.9% H2 + 27.2% CO2)가 PFR (24.2% CO + 24.2% H2O +25.8% CO2 + 25.8% H2)보다 높으므로 고순도 CO로 정제할 때에 후처리공정이 간단화될수 있다.
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