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요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 16
제1절 Fuel DME 란? 16
제2절 DME 제조 기술 19
제3절 내수성 DME 촉매 공정 기술 23
제4절 기술개발 목표 25
제2장. 국내외 기술개발 현황 26
제1절 DME 제조법 현황 26
제2절 간접합성법 기술 및 개발 현황 27
제3절 직접합성법 기술 및 개발 현황 31
제4절 Fuel로서 DME의 특성 37
제5절 Fuel DME 관련 Project 현황 39
제6절 Methanol 수급 예측 41
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 43
제1절 내수성 DME 촉매 개발 43
제2절 촉매 성능 검증 및 최적화 연구 46
제3절 Conventional DME공정 및 New DME 제조 공정에 대한 Design Package 개발(2005) 54
제4절. 실증 Test용 촉매 대량 제조 및 대량 제조 재현성 검증(촉매 Scale-Up, 2006) 60
제5절 실증 Test 주요 지원 연구 결과 70
제6절 실증 Test 수행 (공정 Scale-Up, 2006, 2007) 89
제7절 SK DME 촉매 공정기술 PDP 개발 133
제4장 목표달성도 및 관련 분야 기여도 146
제5장 연구개발결과의 활용계획 147
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 149
제7장 참고문헌 151
내수성 DME 촉매 공정 기술
제체평가의견서
표1. DME의 Physical and Chemical Properties 16
표 2. LPG 및 Diesel연료와의 발열량 비교 16
표 3. SK내수성 촉매와 기존 촉매와의 비교 24
표 1. 간접법 기술 소개 및 비교 27
표 2. DME합성과 관련된 반응들 31
표 3. 직접법 기술간 비교 33
표 4. Fuel DME의 연료적 특성에 대한 타 연료와의 비교 38
표1. 담지된 염기이온 종류와 양에 따른 촉매의 활성온도 범위와 OTR 79
표2. Sasol 알루미나 촉매와 MZ-5 촉매의활성화 에너지 비교 81
표3/1. 실증 Plant (울산소재 D사)의 Information 90
[그림 1] DME의 특성 및 활용 18
[그림 2] DME의 다양한 제로 Route 18
[그림 3] DME제조법 (직접법/간접법) 비교 21
[그림 4] 직접합성법 및 간접합성법의 경제성 비교 22
[그림 5] 내수성 DME 촉매 공정 기술 23
[그림 6] 내수성 DME 촉매 24
[그림 1] 석탄 및 천연가스로부터 DME제조 Route 26
[그림 2] Conventional Methanol Dehydration Process Heat and Mass Balance : Simulation Using Aspentech's AspenPlus 28
[그림 3] Lurgi DME Process 29
[그림 4] Mitsubishi DME Process 29
[그림 5] Toyo Engineering Jumbo DME Process 30
[그림 6] Haldor Topsoe Process - 이란에 적용중인 간접법 기술 30
[그림 7] DME반응 시 H2/CO 비율에 따른 평형 Conversion 비교 32
[그림 8] JFE 직접합성법 DME 공정도 34
[그림 9] Air Product LPDME PROCESS SCHEME 35
[그림 10] Air Product Liquid Phase DME Reactor 35
[그림 11] Haldor Topsoe DME Process 36
[그림 12] 중국의 Fuel DME관련 Activity 현황 39
[그림 13] China Methanol Capacity Growth (2002~2010) 42
[그림 14] China's Methanol Demand by various derivatives in MMton(2002~2010) 42
[그림 1] Formation of acidic sites of Aluminia (a) and Silica-alumina (b) 44
[그림 2] Mechanism of methanol dehydration to DME 44
[그림 3] 내수성 DME 촉매 Design Concept 45
[그림4] 촉매 제조 Batch별 활성도 비교 48
[그림 5] 운전 가능한 LHSV 범위 선정 49
[그림 6] 메탄올 중에 포함된 물 함량 변화에 따른 운전 가능 온도 구간 51
[그림 7] 압력 변화에 따른 촉매 활성도 측정 52
[그림 8] 촉매 수명 (Deactivation) 평가 53
[그림 9] Process Simulation -Case 1 (by PROII) 예시 56
[그림 10] Case 1 Process Flow Diagram(PFD) 및 Utility Flow Diagram(UFD) 예시 56
[그림 11] Heat & Mass Balance Sheet 및 Equipment List (Short Spec.) 예시 59
[그림 12] 신규촉매와 기존촉매의 성능 비교 61
[그림 13] 촉매 성능 Test 결과 - 50g제조 촉매 62
[그림 14] 촉매 성능 Test 결과: 1kg, 10kg, 300kg 제조 촉매 63
[그림15] 실증용 촉매 건조 및 소성 설비 64
[그림 16] 300kg 실증용 촉매 안정성 검증 (촉매 충진: 실증촉매 21ml 상단 + MGC 9ml 하단) 65
[그림17] 무수메탄올에서 MZ-5 (SK) 촉매의 장기운전 안정성 68
[그림18] 함수메탄올에서 MZ-5 (SK) 촉매의 장기운전 안정성 69
[그림19] MZ-5 촉매의 전처리 따른 활성 영향 71
[그림20] LHSV에 따른 OTR 영향 72
[그림21] 무수(left) 및 함수(right) 메탄올에서 LHSV에 따른 영향 73
[그림 22] 촉매 희석제의 반응성에 대한 영향 75
[그림23] 인산처리에 의한 제올라이트 촉매의 수열안정성 증대 76
[그림24] 염기 이온의 종류와 담지량에 따른 촉매 활성과 OTR의 영향 78
[그림25] Sasol 알루미나 촉매와 MZ-5 촉매의 반응 조건에 따른 반응속도 상수 비교 80
[그림26] 바인더 함량에 따른 DME 합성 수율 비교 83
[그림 27] Na40(이미지참조)-HZSM-5(Sud-Chemie) 촉매상에서의 비활성화 가속화에 따른 DME 합성 수율 84
[그림 28] LHSV 변화에 따른 DME 합성 수율 비교 86
[그림 29] 물 농도 영향에 따른 DME 합성 수율 비교 87
[그림 30] 가혹한 조건상에서 MZ촉매의 장시간 운전에 따른 DME 합성 수율 비교 88
[그림 31] 울산 소재 D사 Commericial DME Plant 89
[그림32] 실증 촉매 충진 후 반응기 내부 90
[그림 33] 실증 Test BAT별 Conversion 예시 92
[그림 34] 실증 Tset 시 함수 비율에 따른 BAT별 Conversion 예시 93
[그림 35] 실증 test시 Base 및 Case의 Temperature Profile 예시 93
[그림 36] 2007-2008년 2차 실증 Test 도식 95
[그림 37] 개선 촉매의 Ammonia TPD 비교 97
[그림 38] 개선 촉매와의 OTR(Operating Temperature Range)비교 98
[그림 39] 개선 촉매와의 수열안정성 비교 99
[그림 40] Adiabatic System 및 촉매별 Operating Temperature Range 비교 100
[그림 41] 실증용 신규 반응시스템의 P&ID 102
[그림 42] 실증용 신규 반응시스템의 형태 및 Dimension 103
[그림 43] 실증용 반응기 Evaporator 및 반응기 112
[그림 44] 실증용 반응기 및 외부 Container 113
[그림 45] 메탄올, 물 Tank 및 Product Cooler 114
[그림 46] LHSV=5, 함숨 20mol%의 실증 DCS 결과 116
[그림 47] Bed 별 Temperature Trend 117
[그림 48] LHSV=10, 함수 20mol%의 실증 DCS 결과 118
[그림 49] 실증 반응기 길이 방향으로의 Temperature Profile 및 Simulation 결과와의 비교 119
[그림 50] 함수 비율에 따른 Inlet 온도, Conversion 및 Bed Temperature Prifile 120
[그림 51] 함수 비율에 따른 온도(Bed WABT)별 Conversion 121
[그림 52] LHSV 및 온도에 따른 Temperature Profile 예시 122
[그림 53] 동일 LHSV에서의 Temperature Profile 예시 123
[그림 54] 상용 촉매 및 개발 촉매의 온도 Profile 모델링 결과 비교 (문헌 Kinetics활용) 135
[그림 55] CFD를 활용한 1차 실증반응기 모델링 예시 136
[그림 56] CFD를 활용한 1차 실증반응기 온도 Profile 예측 136
[그림 57] DME 촉매 공정 PDP 및 주요 Contents 138
[그림 58] DME공정 PDP의 PFD 및 H&M Balance Sheet (Base SOR) 예시 139
[그림 59] DME공정 PDP의 PFD 및 H&M Balance Sheet (Case SOR) 예시 140
[그림 60] Catalyst Loading Diagram 예시-from PDP 141
[그림 61] Equipment List (Short Spec.) 예시 - from PDP 142
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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