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요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 15
제1절 연구의 필요성 15
제2절 연구의 내용 및 범위 16
제2장 반응실험 및 장치 17
제1절 복합개질 반응실험 장치 17
제2절 내부 열교환형 반응기 모듈 23
제3절 개질반응기용 천연가스 버너의 기초 연소특성 30
제4절 열 교환 Fischer-Tropsch 합성 반응 실험장치 38
제3장 결과 및 고찰 48
제1절 복합개질 48
제2절 내부 열교환형 반응기 모듈 64
제3절 예혼합식 고효율 친환경적 가스버너 시제품의 연소특성 성능 평가 및 결과고찰 73
제4절 열 교환 반응기를 이용한 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 82
제4장 결론 99
참고문헌 102
서지정보양식 104
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 105
〈표 2-1-1〉 복합개질촉매 제조용 전구체 20
〈표 2-3-1〉 순수 메탄가스(CH4) 성분표(I) 36
〈표 2-3-2〉 순수 메탄가스(CH4) 성분표(II)[개인신상정보 삭제] 37
〈표 2-4-1〉 분말 및 비드 γ-알루미나 지지체의 물리적 특성 46
〈표 3-1-1〉 Physical properties of Ni/MgO-Al₂O₃ catalysts with various Ni contents 52
〈표 3-1-2〉 Physical properties of Ni-Ce/α-Al₂O₃ catalysts 55
〈표 3-2-1〉 1차년도에 설계된 단위 반응기의 운전 조건 66
〈표 3-2-2〉 KIER 개발 촉매 성능 평가를 위한 복합개질 원료 공급 비 66
〈표 3-3-1〉 단일(單一) 가스성분의 최저 발화온도 및 폭발범위 74
〈표 3-3-2〉 예혼합식 금속섬유직조 다공체판 가스버너의 연소배기가스 성분측정 결과 75
〈표 3-3-3〉 예혼합식 금속섬유직조 다공체판 가스버너의 연소배기가스 성분측정 결과 (O2 : 0% 기준 환산값) 76
〈표 3-3-4〉 예혼합식 금속섬유직조 다공체판 평판형 가스버너의 연소소음 측정값 79
〈표 3-3-5〉 가스버너 컨트롤러(Gas Burner Controller)의 제원 81
〈표 3-4-1〉 반응물 합성 가스 유량 400 ml/min일 경우, 반응기 크기에 따른 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 84
〈표 3-4-2〉 촉매 입자 크기에 따른 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 85
〈표 3-4-3〉 5 wt% Co/γ-Al₂O₃ 촉매를 이용한 Fischer-Tropsch 반응 활성 87
〈표 3-4-4〉 반응 온도에 따른 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 92
[그림 2-1-1] 복합개질 반응 장치 구성 18
[그림 2-1-2] 기체 크로마토그래피 분석 장치 22
[그림 2-2-1] 반응원료 예열 장치도면 24
[그림 2-2-2] 반응원료 예열 장치 설치 배관도 25
[그림 2-2-3] 반응물 예열 장치가 설치된 반응기 모듈 성능 평가 설비 26
[그림 2-2-4] 측면 가열방식 반응기 모듈 28
[그림 2-2-5] 정상상태에서 내부 열교환형 반응 모듈의 주요 부위 온도 변화 29
[그림 2-3-1] 가스버너의 연소화염 특성분석 실험장치 개략도 30
[그림 2-3-2] 시험용 가스버너의 연소특성 실험장치 개략도 31
[그림 2-3-3] 금속섬유직조 다공체판 가스버너(Metal Fiber Mat Gas Burner) 시제품의 연소특성 시험장치 34
[그림 2-4-1] Fischer-Tropsch 합성 반응의 고정층 반응기 개략도 38
[그림 2-4-2] Fischer-Tropsch 합성 반응의 고정층 반응기 장치 사진 39
[그림 2-4-3] Fischer-Tropsch 합성 반응의 고효율 열 교환 반응기 개략도 39
[그림 2-4-4] Fischer-Tropsch 합성 반응의 고효율 열 교환 반응기 장치 사진 40
[그림 2-4-5] 멀티 튜브형 고정층 반응기 온도조절 장치의 단면 구성도 41
[그림 2-4-6] A-A 선에 따른 반응기 온도조절 장치를 위에서 바라본 구성도 42
[그림 2-4-7] 멀티 튜브형 고정층 반응기 온도조절 장치의 블록도 42
[그림 2-4-8] 멀티 튜브형 고정층 반응기 장치 사진 43
[그림 2-4-9] 고정층 컴팩트 열 교환 반응 시스템의 전체 개략도 44
[그림 2-4-10] 고정층 컴팩트 열 교환 반응 시스템의 장치 사진 45
[그림 2-4-11] 메탈 폼 구조체 촉매의 제조 방법 47
[그림 2-4-12] 제조된 메탈 폼 구조체 촉매 사진 47
[그림 3-1-1] CH₄ conversion with time on stream over commercial catalysts 51
[그림 3-1-2] XRD patterns of Ni/MgO-Al₂O₃ catalysts with various Ni contents 53
[그림 3-1-3] TPR patterns of Ni/MgO-Al₂O₃ catalysts with various Ni contents 53
[그림 3-1-4] XRD patterns of Ni-Ce/α-Al₂O₃ catalysts 55
[그림 3-1-5] TPR patterns of Ni-Ce/α-Al₂O₃ catalysts 56
[그림 3-1-6] CH₄ conversion with time on stream over Ni/MgO-Al₂O₃ catalysts with various Ni contents 57
[그림 3-1-7] CH₄ conversion with various temperature over 12wt% Ni/MgO-Al₂O₃ catalysts and commercial catalyst (12wt% Ni/MgAl₂O₄) in combined reforming of methane 58
[그림 3-1-8] 650 ℃에서 복합개질 반응 후 사용된 촉매의 SEM 이미지 59
[그림 3-1-9] CH₄ conversion with time on stream over Ni-Ce/α-Al₂O₃ catalysts prepared with different impregnation methods 61
[그림 3-1-10] CO₂ conversion with time on stream over Ni-Ce/a-Al₂O₃ catalysts prepared with different impregnation methods 62
[그림 3-1-11] SEM images of used Ni-Ce/α-Al₂O₃ Catalysts prepared with different impregnation methods 63
[그림 3-2-1] FCR-4를 사용한 내부 열교환형 반응기 모듈의 복합개질 운전 결과 65
[그림 3-2-2] KIER 개발 복합 개질 촉매의 반응 온도에 따른 CH₄, CO₂ 전환율과 생성물 내 H₂/CO 비(반응물 조성 C : CO₂ : H₂O = 1 : 0.6 : 1.33) 68
[그림 3-2-3] KIER 개발 복합 개질 촉매의 반응 온도에 따른 CH₄, CO₂ 전환율과 생성물 내 H₂/CO 비(반응물 조성 C : CO₂ : H₂O = 1 : 0.6 : 1.5) 69
[그림 3-2-4] KIER 개발 복합 개질 촉매의 반응 온도에 따른 CH₄, CO₂ 전환율과 생성물 내 H₂/CO 비(반응물 조성 C : CO₂ : H₂O = 1 : 0.6 : 1.6) 70
[그림 3-2-5] KIER 개발 촉매를 이용한 복합 개질 반응 시 반응물 공급 조건에 따른 생성가스 내 H₂/CO비의 영향 71
[그림 3-2-6] 동일 반응 조건에서 상용 수증기 개질 촉매(FCR-4)와 KIER 개발 복합 개질 촉매의 성능 비교 72
[그림 3-3-1] 연소배기가스 성분측정 결과도 76
[그림 3-3-2] 예혼합식 금속섬유직조 다공체판 평판형 가스버너의 각 변수에 따른 화염형상 78
[그림 3-3-3] 가스버너 컨트롤러(Gas Burner Controller) 자동제어 동작순서 개략도 81
[그림 3-3-4] 가스버너 컨트롤러(Gas Burner Controller)의 일례 81
[그림 3-4-1] 반응물 합성 가스 유량에 따른 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 83
[그림 3-4-2] 촉매 입자 크기에 따른 Fischer-Tropsch 합성 반응의 α 값 변화 85
[그림 3-4-3] 코발트 펠렛 촉매를 이용한 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 (5 wt% Co/γ-Al₂O₃, W/F=15 gcat(이미지참조)·min/L, P=2.0 MPa) 86
[그림 3-4-4] 코발트 펠렛 촉매를 이용한 Fischer-Tropsch 합성 반응 활성 (5 wt% Co/γ-Al₂O₃, W/F=45 gcat(이미지참조)·min/L, P=2.0 MPa) 87
[그림 3-4-5] Fischer-Tropsch 합성 반응에서 촉매 구조체 형태에 따른 촉매 표면의 온도 변화 88
[그림 3-4-6] 반응 시간에 따른 메탈 구조체 촉매를 이용한 열 교환 반응기의 상단, 중간, 하단의 온도 분포 89
[그림 3-4-7] Fischer-Tropsch 합성 반응의 반응 온도에 따른 반응 활성 및 선택도 변화 91
[그림 3-4-8] Fischer-Tropsch 합성 반응의 반응물 유량변화에 따른 CO 전환율 및 생성물 (CH₄, C₂~C₄, C5+(이미지참조)) 선택도 변화 93
[그림 3-4-9] 반응물 유량 및 반응 온도에 따른 CO 전환율 및 α 값의 변화 94
[그림 3-4-10] 반응물의 유량 및 반응 온도에 따른 액상 오일 생산성의 변화 94
[그림 3-4-11] 수소 환원제를 이용한 컴팩트 열 교환 반응기의 촉매 환원 전처리 공정에서의 반응기 촉매 층의 온도 변화 (H₂ 12 L/min, 1st Day) 96
[그림 3-4-12] 수소 환원제를 이용한 컴팩트 열 교환 반응기의 촉매 환원 전처리 공정에서의 반응기 촉매 층의 온도 변화 (H₂ 12 L/min, 2nd Day) 96
[그림 3-4-13] 컴팩트 열 교환 반응기를 이용한 Fischer-Tropsch 합성 반응에서 반응기 각 채널별 온도 분포 (H₂/CO=2, Flowrate=15.6 L/min) 97
[그림 3-4-14] 컴팩트 열 교환 반응기를 이용한 Fischer-Tropsch 합성 반응에서 기상 반응 생성물의 농도 분포 98
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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