표제지
제출문
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록
요약문
목차
제1장 서론 41
1. 기술개요 및 개발 필요성 42
2. 국내외 기술 개발 현황 45
3. 기술 개발 시 기대효과 및 활용 방안 54
4. 연도별 사업내용 및 추진체계 56
제2장 석탄가스화기로부터 발생된 합성가스를 사용한 화학원료 전환기술 개발 66
제1절 서론 67
1. 연구의 배경 67
2. 연구의 목적 68
제2절 석탄 합성가스 이용 메탄올·DME 전환공정 설계 및 시험 71
1. 메탄올·DME 전환공정 설계 및 제작 71
가. 석탄 합성가스 압축설비 설계 및 제작 71
나. 메탄올·DME 제조설비 설계 및 제작 78
2. 메탄올·DME 전환공정 시험 결과 103
가. 석탄 합성가스 압축설비 시험 결과 103
나. 메탄올·DME 제조설비 시험 결과 107
3. 석탄 합성가스용 메탄올·DME 제조촉매 운전특성 시험 127
가. 석탄 합성가스용 DME 제조 촉매 환원 시험 127
나. 석탄 합성가스용 메탄올·DME 제조촉매 운전 시험 결과 129
4. Lab-Scale 규모 메탄올·DME 응축시험 결과 140
가. DME 저온 응축 예비시험 140
나. 실험 결과 141
다. Lab-scale 규모 메탄올·DME 응축장치 제작 및 시험 142
제3절 석탄가스화 연계시스템/합성가스 정제시스템 설계 및 제작 147
1. 석탄 합성가스 정제시스템 설계 및 제작 147
가. H₂S 제거시스템 설계 및 제작 147
나. COS 가수분해설비 설계 및 제작 164
다. 집진시스템 설계 및 제작 175
2. 석탄가스화기 연계 합성가스 냉각장치 설계 및 제작 179
가. 개요 179
나. 합성가스 냉각장치 설계조건 179
다. 설계 계산 결과 180
라. 설비 구성 181
마. 합성가스 냉각장치 시스템 사양 183
3. 합성가스 전환설비 설계 및 제작 186
가. 수성가스 전환반응 이론 186
나. 수성가스 전환반응의 평형 전환율 계산 187
다. 합성가스 전환설비 설계 조건 189
라. 합성가스 전환설비 구성 및 특징 190
4. 합성가스 정제공정 및 화학원료 전환공정 제어시스템 및 database 구축 206
가. 제어시스템 개요 206
나. 제어로직 구성 209
다. 운전화면 및 운전용 H/W 구성 211
라. 제어실/현장 제어신호 연계 214
마. 메탄올·DME 제조공정 Web Database 구축 216
바. 화학원료 전환설비 모니터링 시스템 구축 232
제4절 석탄가스화/정제시스템/화학원료전환공정 연계 운전특성 시험 235
1. 석탄가스화 운전 시험 결과 235
가. 석탄가스화 시스템 구성 235
나. 대상탄 분석 237
다. 석탄가스화 운전 시험 238
2. 석탄 합성가스 정제시스템 시험 결과 258
가. H₂S 제거시스템 시험 결과 258
나. COS 가수분해설비 시험 결과 276
다. 집진시스템 시험 결과 284
3. 석탄가스화기 연계 합성가스 냉각장치 실험 결과 287
가. 2006/9/27 합성가스 냉각장치 실험 288
나. 2006/11/02 합성가스 냉각장치 실험 289
다. 2006/11/17 합성가스 냉각장치 실험 291
라. 2007/04/27 합성가스 냉각장치 실험 292
마. 2006/05/09 합성가스 냉각장치 실험 294
4. 합성가스전환설비 실험 결과 296
가. 합성가스 전환설비 촉매 환원 결과 296
나. 합성가스 전환설비 운전 결과 298
제5절 메탄올·DME 전환공정 전산해석 기술개발 및 scale-up 설계 302
1. 석탄 합성가스 이용 메탄올·DME 전환시스템 전산해석 302
가. 메탄올·DME 전환시스템 전산해석 302
나. 가스화/화학원료전환공정 연계시스템 전산해석 305
다. 상용급 IGCC 발전소의 운전부하율에 따른 메탄올·DME 전환공정 전산해석 308
라. 메탄올·DME 제조반응기 열교환모델 CFD해석 324
2. 상용급 규모 합성가스 정제시스템/메탄올·DME 전환공정 scale-up 설계 328
가. 합성가스 압축공정 scale-up 설계 328
나. 메탄올·DME 전환공정 scale-up 설계 333
3. IGCC 발전소 및 화학원료 전환공정 연계시스템의 경제성분석 342
가. 경제성 해석 공정 342
나. 경제성 해석 조건 343
다. 물질 수지 344
라. 건설비 345
마. 운영비 347
제6절 결론 353
참고문헌 356
제3장 화학연료제조 공정설계 및 공정최적화 358
제1절 화학연료공정설계를 위한 Design 개념 359
1. 화학반응식에 대한 개념적 고찰 359
2. DME 합성반응의 열역학적 고찰 360
3. 공정설계를 위한 기초실험 362
제2절 화학연료공정설계를 위한 Design 375
1. DME Pilot plant 공정 설명서 375
2. 공정의 설계 377
제3절 화학연료공정 최적화를 위한 물의 효과 386
1. 수성가스반응의 도입에 따른 공정최적화 386
2. Bench plant에서 물의 도입에 따른 영향 검토 389
3. Air cooling 온도제어를 하지 않는 경우의 bench 반응 392
제4절 메탄올 탈수반응을 위한 알루미나 촉매의 합성 396
1. 졸-겔법에 의한 알루미나의 제조 및 특성분석 396
2. 실험결과 및 고찰 400
3. 촉매 활성 반응실험 408
제5절 결론 411
참고 문헌 412
제4장 합성가스 사용 화학원료 제조공정의 유동층 반응기 타당성 연구 413
제1절 서론 414
제2절 문헌조사 415
1. 자료조사 415
2. 이론적 고찰 415
3. 유동층 반응기 416
4. 열전달 416
제3절 실험장치 및 방법 419
1. 슬러리반응기 419
2. 유동층반응기 424
제4절 결과 및 고찰 428
1. 슬러리 반응기 428
2. 유동층 반응기 438
제5절 타당성분석 453
제6절 100 Nm³/hr 개념설계 454
제7절 결론 456
참고문헌 458
제5장 석탄가스화로부터 화학원료 합성용 촉매 개발 및 성능 평가 460
제1절 서론 460
1. 연구의 목적 및 필요성 460
2. 연구의 방법 및 범위 462
3. 사업수행 방법 및 범위 463
제2절 상용 촉매를 이용한 스크린 테스트 464
1. 고압기상 고정층 반응시스템에서 스크린 테스트 464
2. 슬러리 반응시스템에서 스크린 테스트 471
3. HTS(High Throughout Screen)시스템을 이용한 촉매의 활성 평가 477
제3절 화학원료 합성용 촉매의 제조 및 반응특성 조사 484
1. 메탄올 합성 촉매의 제조 484
2. 촉매의 표면특성변화 분석 490
3. 침전제의 투입속도에 따른 촉매의 활성비교 496
4. 침전법에 의한 촉매의 제조 및 촉매활성 개선 499
5. 메탄올 탈수촉매의 제조 및 반응성 조사 509
제4절 화학원료 합성용 촉매의 제법확립 및 실제 가스에 적용 514
1. 촉매의 제법 정립 514
2. 석탄모사가스 적용 517
제5절 석탄가스에 함유된 황화합물이 촉매반응에 미치는 영향 522
1. 실험방법 522
2. 황 화합물의 촉매 피독 522
3. 황의 피독에 의한 촉매의 활성저하 523
제6절 결론 525
참고문헌 527
제6장 합성가스 집진 설비의 효율 및 신뢰성 향상기술 개발 530
제1절 서론 530
제2절 다양한 조건에서 분진 케이크 형성특성 533
1. 사이클론으로 분리된 가스에 포함된 입자의 특성 534
2. 상온에서 분진 케이크의 압력손실 특성 538
3. 분진케이크의 압력손실의 온도영향 546
4. 온도에 따른 세라믹 필터의 세정특성 551
5. 분진주입 농도에 따른 압력손실 영향 556
제3절 필터설계 개량 기술 개발을 위한 BSU 운전 558
1. BSU 개량장치 설계 및 제작 558
2. 역세정 시스템 최적화 실험 562
3. 세라믹 필터 집진기 운전 최적화 578
4. BSU 운전 584
제4절 실증용 입자 제거장치 설계 588
1. 필터 배열 및 구조설계 588
2. 실증용 집진장치 기본설계 591
3. 고등기술연구원 PDU에서의 가스화 연계 집진운전 599
제5절 포집분진 배출 문제 602
1. 고압 압송식 공기 수송 장치 603
2. Fly ash 고형화에 의한 회처리 방안 603
제6절 결론 605
참고문헌 608
기관별 과제지원 발표물/특허 목록
화학원료전환과제 연구홍보 실적
〈표 1.1-1〉 DME의 연료 특성 비교 44
〈표 1.1-2〉 일본의 100톤/일급 DME 제조 설비의 운전 내용 47
〈표 1.1-3〉 중국에서의 DME 제조 설비 현황 51
〈표 1.1-4〉 Jiutai Chemical사의 2004년 DME 판매 현황 및 판매 가격 53
〈표 1.1-5〉 고등기술연구원 연구 추진체계 61
〈표 1.1-6〉 한국과학기술연구원 연구 추진체계 62
〈표 1.1-7〉 한국에너지기술연구원 연구 추진체계 63
〈표 1.1-8〉 영남대학교 연구 추진체계 64
〈표 1.1-9〉 경상대학교 연구 추진체계 65
〈표 2.1-1〉 본 과제의 연차별 개발목표 및 연구내용 70
〈표 2.2-1〉 압축설비 공급 석탄 합성가스 대표조성 71
〈표 2.2-2〉 압축설비 공급 석탄 합성가스 조건 71
〈표 2.2-3〉 합성가스 압축설비 설계사양 72
〈표 2.2-4〉 합성가스 압축설비의 메인 기동 모터 75
〈표 2.2-5〉 합성가스 압축설비의 2단 및 3단 Suction snubber 76
〈표 2.2-6〉 합성가스 압축설비의 크랭크 케이스 76
〈표 2.2-7〉 합성가스 압축설비의 Receiver tank 77
〈표 2.2-8〉 합성가스 압축설비의 응축수 배출용 액위계 77
〈표 2.2-9〉 압축설비의 합성가스 공급시스템 77
〈표 2.2-10〉 DME 합성 반응과 반응열 80
〈표 2.2-11〉 DME 반응기 conversion 기준 81
〈표 2.2-12〉 DME 반응기 전, 후단 조성 및 유량 81
〈표 2.2-13〉 DME 제조 반응기 design 사양 81
〈표 2.2-14〉 DME 제조 반응기 촉매량, shell 및 tube 계산표 82
〈표 2.2-15〉 DME 제조 반응기 equipment data sheet 83
〈표 2.2-16〉 열교환기 항목별 설계 계산 값 86
〈표 2.2-17〉 열교환기 equipment data sheet 87
〈표 2.2-18〉 BFW 드럼 equipment data sheet 90
〈표 2.2-19〉 BFW 드럼 히터 equipment data sheet 91
〈표 2.2-20〉 Steam condenser data sheet 93
〈표 2.2-21〉 Cold water feed 드럼 equipment data sheet 95
〈표 2.2-22〉 Cold water feed pump data sheet 97
〈표 2.2-23〉 MFC 사양 98
〈표 2.2-24〉 Mixing 드럼 equipment data sheet 99
〈표 2.2-25〉 DME 제조 결과 계산 값 산출표 (2006/05/07) 112
〈표 2.2-26〉 BFW 드럼의 hot water 공급 양과 시간 계산 120
〈표 2.2-27〉 DME 제조 결과 계산 값 산출표 (2006/11/17) 124
〈표 2.2-28〉 DME 제조 결과 계산 값 산출표 (2007/04/27) 133
〈표 2.2-29〉 DME 제조 결과 계산 값 산출표 (2007/05/09) 138
〈표 2.3-1〉 황화수소의 물리적 성질 147
〈표 2.3-2〉 황화수소의 화학적 성질 148
〈표 2.3-3〉 황화수소가 인체에 미치는 영향 148
〈표 2.3-4〉 철킬레이트를 이용한 H₂S 제거 공정 설계기준 158
〈표 2.3-5〉 철 킬레이트(FeCl₃-EDTA, Fe(NO₃)₃-EDTA)용액의 특성 158
〈표 2.3-6〉 설치/제작된 탈황설비의 주요 장치에 대한 규격 158
〈표 2.3-7〉 COS 가수분해 반응의 건식 공정 종류 및 특징 166
〈표 2.3-8〉 COS 가수분해 설비 장치 사양 170
〈표 2.3-9〉 COS 가수분해 설비의 설계 및 운전 조건 173
〈표 2.3-10〉 가수분해 촉매 사양 174
〈표 2.3-11〉 집진설비 설계조건 175
〈표 2.3-12〉 집진설비 크기 176
〈표 2.3-13〉 합성가스 냉각장치 설계조건 179
〈표 2.3-14〉 합성가스 냉각장치 설계 변수 180
〈표 2.3-15〉 설계 계산 결과 180
〈표 2.3-16〉 합성가스 냉각장치 본체 Instruments 사양 183
〈표 2.3-17〉 냉각수 순환장치의 구성품 사양 184
〈표 2.3-18〉 합성가스 냉각장치 제어판넬 사양 184
〈표 2.3-19〉 수성가스 전환반응 조건 187
〈표 2.3-20〉 Pilot급 석탄 가스화기의 합성가스 조성 189
〈표 2.3-21〉 합성가스 전환 반응기 설계 사양 192
〈표 2.3-22〉 수성가스 전환 반응용 촉매 사양 196
〈표 2.3-23〉 Steam generator 설계 사양 198
〈표 2.3-24〉 Super heater 설계 사양 200
〈표 2.3-25〉 전산해석을 통한 열교환기 설계 조건 201
〈표 2.3-26〉 열교환기 설계 사양 202
〈표 2.3-27〉 Hot oil drum heater 설계 사양 204
〈표 2.3-28〉 구성된 PLC 사양 208
〈표 2.3-29〉 화학원료전환 단위설비 현장 및 제어실간 전송신호 내용 214
〈표 2.3-30〉 Web database 구성 메뉴 및 화면 목록 217
〈표 3.3-31〉 접속 화면 218
〈표 2.3-32〉 데이터 등록 화면 218
〈표 2.3-33〉 데이터 조회 화면 219
〈표 2.3-34〉 데이터 엑셀저장 화면 219
〈표 2.3-35〉 공지사항 목록보기 화면 220
〈표 2.3-36〉 공지사항 상세보기 화면 220
〈표 2.3-37〉 게시판 목록보기 화면 221
〈표 2.3-38〉 게시판 상세보기 화면 221
〈표 2.3-39〉 게시판 작성 화면 222
〈표 2.3-40〉 게시판 답글 작성 화면 222
〈표 2.3-41〉 게시판 비밀번호 확인 화면 223
〈표 2.3-42〉 게시판 수정 화면 223
〈표 2.3-43〉 관리자 조회 화면 224
〈표 2.3-44〉 관리자 상세조회 화면 224
〈표 2.3-45〉 사용자 등록 화면 225
〈표 2.3-46〉 사용자 수정 화면 225
〈표 2.3-47〉 신규 과제 등록 화면 226
〈표 2.3-48〉 등록 과제 조회 화면 226
〈표 2.3-49〉 과제 정보 상세보기 화면 227
〈표 2.3-50〉 과제 정보 수정 화면 227
〈표 2.3-51〉 실험 조회 화면 228
〈표 2.3-52〉 실험일정 등록 화면 228
〈표 2.3-53〉 태그 조회 화면 229
〈표 2.3-54〉 태그 등록 화면 230
〈표 2.3-55〉 태그 수정 화면 230
〈표 2.3-56〉 데이터 관리 화면 231
〈표 2.3-57〉 CCTV시스템 카메라 설치 위치 및 설치 숫자와 기능 234
〈표 2.4-1〉 3톤/일급 석탄가스화기와 1톤/일급 석탄가스화기의 특성 비교 236
〈표 2.4-2〉 가스화 시험 적용 Roto Middle탄 분석 결과 237
〈표 2.4-3〉 가스화 시험 적용 정제유 분석 결과 238
〈표 2.4-4〉 석탄가스화 운전 시험 내용 239
〈표 2.4-5〉 3톤/일급 이하 석탄가스화기 운전 조건 (2006/04/25~2006/05/08) 239
〈표 2.4-6〉 1톤/일급 석탄가스화기 운전 조건 (2006/09/27) 245
〈표 2.4-7〉 보조버너 운전조건 (2006/09/27) 245
〈표 2.4-8〉 1톤/일급 석탄가스화기 운전 조건 (2006/11/02) 247
〈표 2,4-9〉 보조버너 운전조건 (2006/11/02) 248
〈표 2.4-10〉 1톤/일급 이하 석탄가스화기 운전 조건 (2006/11/17) 250
〈표 2.4-11〉 H₂S 제거 예비실험 조건 259
〈표 2.4-12〉 H₂S 제거 예비실험 가스분석 결과 260
〈표 2.4-13〉 H₂S 분석에 사용된 on-line GC 및 GC 사양 261
〈표 2.4-14〉 H₂S 제거설비 운전결과 275
〈표 2.4-15〉 XRD 분석 조건 280
〈표 2.4-16〉 집진설비 전/후단에서 측정된 분진농도 결과 285
〈표 2.5-1〉 주요 메탄올·DME 전환공정의 전산해석 결과 304
〈표 2.5-2〉 석탄가스화 및 합성가스 정제시스템의 열 및 물질수지 307
〈표 2.5-3〉 상용급 가스화기에서의 utility 소요량과 슬랙 및 비산재 생성량 309
〈표 2.5-4〉 가스화반응으로 생성된 합성가스의 조성 및 유량 310
〈표 2.5-5〉 메탄올 및 DME 생성량 (합성가스 생산량의 10%를 이용할 경우) 312
〈표 2.5-6〉 공기분리공정에서 공기소요량과 산소 및 질소 생성량 314
〈표 2.5-7〉 배열회수보일러에서 생성된 증기량 및 발전량 316
〈표 2.5-8〉 메탄올·DME 병산시스템의 각 공정별 일일 용량 317
〈표 2.5-9〉 상용급 IGCC 병산시스템의 열 및 물질수지 318
〈표 2.5-10〉 전산해석에 사용된 설정 및 경계조건 325
〈표 2.5-11〉 합성가스 압축공정 scale-up 설계기준 328
〈표 2.5-12〉 Scale-up 압축설비 data sheet #1 (22,000 Nm³/h, 20 → 90 kg/cm²) 329
〈표 2.5-13〉 Scale-up 압축설비 data sheet #2 (22,000 Nm³/h, 20 → 90 kg/cm²) 330
〈표 2.5-14〉 Scale-up 압축설비 data sheet #3 (22,000 Nm³/h, 20 → 90 kg/cm²) 331
〈표 2.5-15〉 상용급 DME 제조 반응기 전, 후단의 합성가스 조성 및 전환율 조건 333
〈표 2.5-16〉 상용급 DME 제조반응기 설계 조건 333
〈표 2.5-17〉 tube 길이에 따른 사양 334
〈표 2.5-18〉 tube 간의 거리 및 DME 반응기 Shell 내경 계산 값 335
〈표 2.5-19〉 상용급 DME 제조 반응기 Equipment data sheet 336
〈표 2.5-20〉 상용급 열교환기 항목별 설계 계산 값 337
〈표 2.5-21〉 상용급 열교환기 Equipment data sheet 339
〈표 2.5-22〉 상용급 BFW 드럼 equipment data sheet 340
〈표 2.5-23〉 경제성 분석을 위한 대상탄인 Yanzhou탄 성상 및 투입량 344
〈표 2.5-24〉 기준 설비 건설비 및 용량 증가에 따라 건설비 용량 지수(scaling exponent) 345
〈표 2.5-25〉 Total capital investment (recycling 공정) 346
〈표 2.5-26〉 Total capital investment (once-through 공정) 346
〈표 2.5-27〉 운영비를 계산하기 위한 가정 347
〈표 2.5-28〉 연간 요구 매출액 (recycling 공정) 348
〈표 2.5-29〉 연간 요구 매출액(once-through 공정) 349
〈표 2.5-30〉 균등화된 연간 요구 매출액 및 매출액 구성 비율 (recycling 공정) 350
〈표 2.5-31〉 균등화된 연간 요구 매출액 및 매출액 구성 비율 (once-through 공정) 350
〈표 3.1-1〉 메탄올 합성반응 kinetics 363
〈표 3.1-2〉 메탄올 탈수반응식의 활성화에너지 및 흡착평형상수 364
〈표 3.1-3〉 반응속도 실험결과와 계산결과에 대한 least square 결과 364
〈표 3.2-1〉 Design Basis of DME Synthesis Pilot Plant 377
〈표 3.4-1〉 Catalyst activity test condition 399
〈표 4.2-1〉 조업변수가 열전달 성분들에 미치는 영향 418
〈표 4.3-1〉 Physical properties of catalysts used in this study 422
〈표 4.4-1〉 각 공정에서 열용량 및 전열계수 441
〈표 4.4-2〉 반응기의 조업조건에서 반응물 및 생성물의 대표적인 농도분석 452
〈표 4.5-1〉 반응기에 따른 장단점 비교 및 개발단계 453
〈표 4.6-1〉 조업조건에 따른 최소유동화 속도 454
〈표 5.2-1〉 상용촉매의 조성 및 함량 466
〈표 5.2-2〉 C18-7S & DME-C-41 혼성촉매의 반응전후 반응온도에 따른 ZnO의 입자크기 469
〈표 5.2-3〉 슬러리반응기의 반응물과 생성물의 농도분석을 위한 G.C의 분석조건 472
〈표 5.2-4〉 반응전 실험 조건 및 실험 결과 475
〈표 5.2-5〉 Activity of various catalysts and ICI53-1 477
〈표 5.2-6〉 HTS 실험장치를 이용한 반응실험 조건 478
〈표 5.2-7〉 ICI계열 촉매의 조성 및 물리적 특성 481
〈표 5.3-1〉 상용 및 직접 제조한 촉매의 이용된 조성 및 제조조건 486
〈표 5.3-2〉 메탄올 합성 촉매의 BET 표면적 및 입자크기 492
〈표 5.3-3〉 상용 및 직접 제조한 촉매의 EDX 분석결과 493
〈표 5.3-4〉 C18-75, CZ-A, CZ-N 촉매의 물리적 특성 분석 결과 495
〈표 5.3-5〉 침전제 투입속도에 따른 CZ-A 촉매의 BET 표면적과 EDX 분석 498
〈표 5.3-6〉 혼성촉매의 EDX 분석과 Cu 표면적 측정 그리고 BET 표면적 측정 500
〈표 5.3-7〉 메탄올 탈수반응에서의 반응조건 509
〈표 5.3-8〉 γ-Al₂O₃와 Al-P-1 촉매의 BET 표면적 측정결과 510
〈표 5.4-1〉 석탄가스로부터 화학원료 합성용 촉매의 제법 I 514
〈표 5.4-2〉 석탄가스로부터 화학원료 합성용 촉매의 제법 II 515
〈표 5.4-3〉 석탄가스의 성분 및 조성(고등기술연구원 제공) 517
〈표 6.2-1〉 사이클론에서 분리된 분진 스트림의 분진특성 536
〈표 6.2-2〉 The correlation constant for the expression 1-ε0=aWb(이미지참조) 542
〈표 6.2-3〉 The correlation constant for the expression 1-εO=cVFd(이미지참조) 543
〈표 6.3-1〉 Measurement points of differential pressure 561
〈표 6.3-2〉 Measurement points of temperature 561
〈표 6.3-3〉 펄스 역세정 시스템 사양 563
〈표 6.3-4〉 Dimension of nozzle 571
〈표 6.3-5〉 Collection efficiency in the operation of BSU at 450℃ 586
〈표 6.4-1〉 The values for the basic process design 595
〈표 6.4-2〉 Number of filter element required for the face velocity 2 cm/s 596
〈표 6.4-3〉 The limit of Can velocity 596
〈표 6.4-4〉 The design value for 120 nm³/h unit 599
[그림 1.1-1] 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스의 다양한 이용 42
[그림 1.1-2] 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스의 고부가치화 43
[그림 1.1-3] DME의 다양한 이용분야 45
[그림 1.1-4] 일본 JFE사에서의 DME 제조 설비 개발 이력 46
[그림 1.1-5] DME Development사의 100 톤/일 DME Plant 전경 사진 47
[그림 1.1-6] DME 합성 반응로 내부 구조 및 전경 사진 48
[그림 1.1-7] Yokohama Liquefied Gas Terminal사의 DME 저장 탱크 48
[그림 1.1-8] Yokohama Liquefied Gas Terminal사의 DME 저장 탱크 온도 및 압력 49
[그림 1.1-9] LPG+DME 저장 용기내의 위치별 배출 특성 조사 연구 사진 49
[그림 1.1-10] DME+LPG의 혼합가스를 연료로 사용한 가스 스토브 시험 장치 사진 50
[그림 1.1-11] DME+LPG의 혼합가스를 연료로 사용한 가스렌지 시험 장치 사진 50
[그림 1.1-12] DME+LPG의 혼합가스를 연료로 사용한 가스히터 시험 장치 사진 50
[그림 1.1-13] 중국 Jiutai Chemical사의 DME 제조용 고정층 방식의 석탄 가스화기 전경 사진 52
[그림 1.1-14] Jiutai Chemical사 내에서의 DME 연료로 사용하고 있는 사진 53
[그림 1.1-15] 중국에서의 중장기 주요 에너지원 구성 추진 계획 54
[그림 2.2-1] 합성가스 압축설비 P&ID 73
[그림 2.2-2] 합성가스 압축설비 외형도 73
[그림 2.2-3] 합성가스 압축설비의 receiver tank 도면 74
[그림 2.2-4] 현장 설치된 합성가스 압축설비 모습 75
[그림 2.2-5] DME 제조개략 공정도 78
[그림 2.2-6] DME 제조 공정 구성도 78
[그림 2.2-7] DME 제조 설비 site 구성도 79
[그림 2.2-8] DME 제조 설비 site 및 철골 제작 상세도 79
[그림 2.2-9] DME 제조 반응기 sketch 및 튜브 size 83
[그림 2.2-10] DME 제조 반응기 상세도 84
[그림 2.2-11] DME 제조 반응기 Tube 상세도 84
[그림 2.2-12] DME 제조 반응기 설치 전 사진 85
[그림 2.2-13] DME 제조 반응기 체결 및 설치 완료 사진 85
[그림 2.2-14] 열교환기 설계 구성도 86
[그림 2.2-15] 열교환기 sketch 및 size 87
[그림 2.2-16] 열교환기 상세도 88
[그림 2.2-17] 열교환기 Tube 상세도 88
[그림 2.2-18] 열교환기 설치 전 사진 89
[그림 2.2-19] 열교환기 설치 및 완료 사진 89
[그림 2.2-20] BFW sketch 및 size 90
[그림 2.2-21] BFW 드럼 히터 sketch 및 size 91
[그림 2.2-22] BFW 드럼 상세도 92
[그림 2.2-23] BFW드럼 설치 완료 사진 92
[그림 2.2-24] Steam condenser sketch 93
[그림 2.2-25] Steam condenser 상세도 94
[그림 2.2-26] Steam condenser 설치 완료 사진 94
[그림 2.2-27] Cold water feed 드럼 sketch 및 size 95
[그림 2.2-28] CWF 드럼 상세도 96
[그림 2.2-29] CWF 드럼 설치 완료 사진 96
[그림 2.2-30] Cold water feed pump 설치 사진 97
[그림 2.2-31] MFC 컨트롤러 및 MFC 사진 98
[그림 2.2-32] Mixing 드럼 sketch 및 size 99
[그림 2.2-33] Mixing 드럼 상세도 100
[그림 2.2-34] Mixing 드럼 현장 설치 사진 100
[그림 2.2-35] DME 제조 설비 P&ID-1 101
[그림 2.2-36] DME 제조 설비 P&ID-2 101
[그림 2.2-37] DME 제조 설비 입면도 102
[그림 2.2-38] DME 제조 설비 정면도 102
[그림 2.2-39] 석탄가스화기 운전온도/압력/유량 profile 103
[그림 2.2-40] 석탄 합성가스 압축설비 운전결과 103
[그림 2.2-41] 석탄가스화기 운전온도/압력/유량 profile 104
[그림 2.2-42] 석탄 합성가스 압축설비 운전결과 104
[그림 2.2-43] 석탄 합성가스 압축설비 운전결과 105
[그림 2.2-44] 석탄 합성가스 압축설비 운전결과 105
[그림 2.2-45] 석탄 합성가스 압축설비 운전결과 106
[그림 2.2-46] DME 제조 반응기 내부 thermocouple 위치 108
[그림 2.2-47] DME 제조 반응기 A 및 B 운전 온도 profile (2006/05/07) 108
[그림 2.2-48] DME 제조 반응기 C 및 D 운전 온도 profile (2006/05/07) 109
[그림 2.2-49] DME 제조 반응기 압력 및 후단 유량 profile (2006/05/07) 109
[그림 2.2-50] DME, MeOH의 조성 profile (2006/05/07) 110
[그림 2.2-51] DME 제조 설비 운전 제어 화면 (2006/05/07) 113
[그림 2.2-52] DME 제조 반응기 촉매 충진 사진 113
[그림 2.2-53] DME 제조 반응기 A 및 B 운전 온도 profile (2006/09/27) 114
[그림 2.2-54] DME 제조 반응기 C 및 D 운전 온도 profile (2006/09/27) 115
[그림 2.2-55] DME 제조 반응기 압력 및 후단 유량 profile (2006/09/27) 115
[그림 2.2-56] DME 및 MeOH의 조성 profile (2006/09/27) 116
[그림 2.2-57] BFW 드럼의 hot water 공급 벨브 개선 전, 후 사진 116
[그림 2.2-58] DME 제조 반응기 A 및 B의 운전 온도 profile (2006/11/02) 117
[그림 2.2-59] DME 제조 반응기 C 및 D의 운전 온도 profile (2006/11/02) 117
[그림 2.2-60] DME 제조 반응기 압력 및 후단 유량 profile (2006/11/02) 118
[그림 2.2-61] DME, MeOH의 조성 profile (2006/11/02) 118
[그림 2.2-62] DME 제조 반응기의 hot water 공급 수위 119
[그림 2.2-63] DME 제조 반응기 A 및 B 예열 운전 온도 profile (2006/11/17) 120
[그림 2.2-64] DME 제조 반응기 C 및 D 예열 운전 온도 profile (2006/11/17) 121
[그림 2.2-65] DME 제조 반응기 A 및 B 운전 온도 profile (2006/11/17) 122
[그림 2.3-66] DME 제조 반응기 C 및 D 운전 온도 profile (2006/11/17) 122
[그림 2.2-67] DME 제조 반응기 압력 및 전단 유량 profile (2006/11/17) 123
[그림 2.2-68] DME 및 MeOH의 조성 profile (2006/11/17) 123
[그림 2.2-69] 개선된 DME 제조 설비 운전 제어 화면 (2006/11/17) 125
[그림 2.2-70] DME 제조 설비 운전 제어실 전경 (2006/11/17) 125
[그림 2.2-71] 2006년 실험에 사용된 촉매 사진과 DME 제조 촉매 충진 사진 127
[그림 2.2-72] DME 제조 반응기 A 및 B 촉매 환원 운전 온도 profile (2007/04/02) 128
[그림 2.2-73] DME 제조 반응기 C 및 D 촉매 환원 운전 온도 profile (2007/04/02) 128
[그림 2.2-74] DME 제조 반응기 전, 후단 수소 농도 profile (2007/04/02) 129
[그림 2.2-75] DME 제조 반응기 A 및 B 예열 운전 온도 profile (2007/04/27) 130
[그림 2.2-76] DME 제조 반응기 C 및 D 예열 운전 온도 profile (2007/04/27) 130
[그림 2.2-77] DME 제조 반응기 A 및 B 운전 온도 profile (2007/04/27) 131
[그림 2.2-78] DME 제조 반응기 C 및 D 운전 온도 profile (2007/04/27) 131
[그림 2.2-79] DME 제조 반응기 압력 및 후단 유량 profile (2007/04/27) 132
[그림 2.2-80] DME, MeOH의 조성 profile (2007/04/27) 132
[그림 2.2-81] DME 제조 반응기 A 및 B 예열 운전 온도 profile (2007/05/09) 134
[그림 2.2-82] DME 제조 반응기 C 및 D 예열 운전 온도 profile (2007/05/09) 135
[그림 2.2-83] DME 제조 반응기 A 및 B 운전 온도 profile (2007/05/09) 136
[그림 2.2-84] DME 제조 반응기 C 및 D 운전 온도 profile (2007/05/09) 136
[그림 2.2-85] DME 제조 반응기 압력 및 후단 유량 profile (2007/05/09) 137
[그림 2.2-86] DME, MeOH의 조성 profile (2007/05/09) 137
[그림 2.2-87] 상압 -80℃ 조건 예비시험 장치 140
[그림 2.2-88] 액화 응축된 DME 모습 140
[그림 2.2-89] 고압용기를 이용한 예비시험장치 141
[그림 2.2-90] DME 저장용기에 담는 설비사진 141
[그림 2.2-91] DME 저장용기 141
[그림 2.2-92] 가스성분 분석용 portable GC 141
[그림 2.2-93] 봄베가스의 GC 분석그래프 1 142
[그림 2.2-94] 액상 DME의 GC 분석그래프 2 142
[그림 2.2-95] 상압에서의 DME 응축특성 전산해석결과 142
[그림 2.2-96] 10기압에서의 DME 응축특성 전산해석결과 143
[그림 2.2-97] 60기압에서의 DME 응축특성 전산해석결과 143
[그림 2.2-98] 25℃에서 압력변화에 따른 DME 응축특성 전산해석결과 143
[그림 2.2-99] Lab-scale 규모 메탄올·DME 응축장치 144
[그림 2.2-100] Lab-scale 규모 메탄올·DME 응축장치 P&ID 145
[그림 2.2-101] 실험중 포집한 액상 DME 저장용 용기 146
[그림 2.3-1] 다양한 형태의 선회류식 스크러버의 단면 149
[그림 2.3-2] 이온교환섬유 적용 스크러버 150
[그림 2.3-3] Chem-Bio 탈황공정 원리도 150
[그림 2.3-4] Chem-Bio 탈황 설비 구성 및 공정도 151
[그림 2.3-5] 흡착법과 흡수법을 병행한 H₂S 제거 공정도 152
[그림 2.3-6] QBF의 장치 구성 및 원리 152
[그림 2.3-7] 유전체 방전기술을 이용한 H₂S 제거 공정도 153
[그림 2.3-8] 유전체 방전기술을 이용한 탈황장치 성능과 장치형상 153
[그림 2.3-9] 촉매·스크러버 방식의 제거효율과 장치 구성도 154
[그림 2.3-10] 철킬레이트를 이용한 H₂S 제거 원리 157
[그림 2.3-11] 철킬레이트를 이용한 H₂S 제거 공정도 157
[그림 2.3-12] 탈황 설비의 P&ID 159
[그림 2.3-13] 제작/설치된 H₂S 제거설비 전경 및 제어판넬 160
[그림 2.3-14] 철킬레이트 노즐 분사 테스트 161
[그림 2.3-15] 스크러버 내부 모습 161
[그림 2.3-16] 철킬레이트 용액 수위 조절 밸브 및 PID 콘트롤러 162
[그림 2.3-17] 철킬레이트 공급 펌프 및 펌프 제어 스위치 162
[그림 2.3-18] 철킬레이트 용액 재생탱크 및 공급탱크 162
[그림 2.3-19] pH sensor 및 pH meter 163
[그림 2.3-20] 철킬레이트 재생용 공기 유량계 및 공급밸브 163
[그림 2.3-21] H₂S 제거 설비의 석탄합성가스 공급, 배출밸브 및 by-pass 밸브 163
[그림 2.3-22] 석탄 가스화 시스템의 황 화합물 제거 공정 164
[그림 2.3-23] COS 가수분해 설비 설계 조건 167
[그림 2.3-24] BASF 가수분해 촉매 반응기 169
[그림 2.3-25] COS 가수분해 설비 171
[그림 2.3-26] COS 가수분해 반응기 상세도면 171
[그림 2.3-27] COS 가수분해 설비 수정 후 장치 구성도 172
[그림 2.3-28] 수정 된 COS 가수분해 반응기 상세도면 173
[그림 2.3-29] COS 가수분해 촉매의 충진 모습 174
[그림 2.3-30] 집진설비 및 비산재 호퍼 형상 176
[그림 2.3-31] 집진시스템 설치 전경 177
[그림 2.3-32] Sintered metal 필터 모습 177
[그림 2.3-33] 집진시스템 설치별 제작/설치 모습 178
[그림 2.3-34] 설치된 합성가스 냉각장치 모습 181
[그림 2.3-35] 합성가스 냉각장치 냉각수 순환 경로 및 구성도 182
[그림 2.3-36] 냉각수 순환장치 구성품 182
[그림 2.3-37] 합성가스 냉각장치 제어판넬 183
[그림 2.3-38] 합성가스 냉각장치 P & ID 185
[그림 2.3-39] 합성가스 냉각장치 제어판넬 185
[그림 2.3-40] 평형상수 Kp(이미지참조) 값의 온도 함수 188
[그림 2.3-41] 합성가스 전환 설비 lay-out 도면 (1) 189
[그림 2.3-42] 합성가스 전환 설비 lay-out 도면 (2) 190
[그림 2.3-43] 합성가스 전환설비 구성도 190
[그림 2.3-44] 스팀 공급용 반응기 구성도 191
[그림 2.3-45] 합성가스 전환 반응기 구성도 192
[그림 2.3-46] 합성가스 전환 반응기 설치 모습 193
[그림 2.3-47] 합성가스 전환 반응기 상세도면 (Detail of assembly & body) 193
[그림 2.3-48] 합성가스 전환 반응기 상세도면 (Detail of body & lug) 194
[그림 2.3-49] 합성가스 전환 반응기 상세도면 (Detail of Internal coil & flange) 194
[그림 2.3-50] 합성가스 전환 반응기 상세도면 (Detail of catalyst basket) 195
[그림 2.3-51] 합성가스 전환 반응기 상세도면 (Detail of nozzle) 195
[그림 2.3-52] Steam generator 설치된 모습 197
[그림 2.3-53] Steam generator lay-out 도면 198
[그림 2.3-54] Steam generator 상세도면 199
[그림 2.3-55] Super heater 및 static mixer 200
[그림 2.3-56] 열교환기 구성도 202
[그림 2.3-57] 열교환기 상세도면 (Detail of assembly & body) 203
[그림 2.3-58] 열교환기 상세도면 (Detail of body & nozzle) 203
[그림 2.3-59] 열교환기 상세도면 (Detail of bundle) 204
[그림 2.3-60] Hot oil drum heater 설치된 모습 205
[그림 2.3-61] Hot oil drum 상세도면 205
[그림 2.3-62] 화학원료 정제 및 전환공정 제어시스템 구성도 206
[그림 2.3-63] 화학원료 정제 및 전환공정 제어시스템 전경 207
[그림 2.3-64] PLC 판넬 및 terminal Box 208
[그림 2.3-65] PLC configuration 화면 209
[그림 2.3-66] Ladder 로직 화면 210
[그림 2.3-67] Special function block 화면 210
[그림 2.3-68] PID loop block 화면 211
[그림 2.3-69] 석탄가스화기와 연계한 합성가스 정제 및 압축공정 운전화면 212
[그림 2.3-70] 석탄가스화기(건식, 습식) 연계 운전화면 212
[그림 2.3-71] 메탄올/DME 제조공정 운전화면 213
[그림 2.3-72] 합성가스 전환공정 운전화면 213
[그림 2.3-73] 주요 단위설비별 현장 제어판넬 215
[그림 2.3-74] Database 논리 diagram 216
[그림 2.3-75] 제어실 운전상황 모니터링시스템 232
[그림 2.3-76] 운전상황 모니터링 판넬 시스템 구성도 233
[그림 2.3-77] CCTV 시스템의 구성도 234
[그림 2.4-1] 3톤/일급 석탄가스화 시스템 공정 구성도 235
[그림 2.4-2] 1톤/일급 석탄가스화 시스템 공정 구성도 236
[그림 2.4-3] 정상운전 중 미분탄 이송 질소, 산소, 미분탄 공급량 변화 (06/04/25~06/04/28) 240
[그림 2.4-4] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (06/04/25~06/04/28) 242
[그림 2.4-5] 석탄 합성가스 조성 profile (06/04/25~06/04/28) 242
[그림 2.4-6] 정상운전 중 미분탄 이송 질소, 산소, 미분탄 공급량 변화 (06/05/07~06/05/08) 243
[그림 2.4-7] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (06/05/07~06/05/08) 243
[그림 2.4-8] 석탄 합성가스 조성 profile (06/05/07~06/05/08) 244
[그림 2.4-9] 정상운전 중 미분탄 이송 질소, 산소, 미분탄, 정제유 공급량 변화 (06/09/27) 246
[그림 2.4-10] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (06/09/27) 246
[그림 2.4-11] 석탄 합성가스 조성 profile (06/09/27) 247
[그림 2.4-12] 정상운전 중 미분탄 이송 질소, 산소, 미분탄, 정제유 공급량 변화 (06/11/02) 248
[그림 2.4-13] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (06/11/02) 249
[그림 2.4-14] 석탄 합성가스 조성 profile (06/11/02) 249
[그림 2.4-15] 정상운전 중 미분탄 이송 질소, 산소, 미분탄 공급량 변화 (06/11/17) 251
[그림 2.4-16] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (06/11/17) 251
[그림 2.4-17] 석탄 합성가스 조성 profile (06/11/17) 252
[그림 2.4-18] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (07/04/27) 253
[그림 2.4-19] 석탄 합성가스 조성 profile (07/04/27) 253
[그림 2.4-20] 석탄가스화기 운전 온도, 압력, 합성가스 유량 profile (07/05/09) 255
[그림 2.4-21] 석탄 합성가스 조성 profile (07/05/09) 255
[그림 2.4-22] 석탄가스화 시스템 운전 중 제어실 모습 256
[그림 2.4-23] 석탄가스화 시스템의 주요 제어화면 257
[그림 2.4-24] H₂S 제거 예비실험 설비의 공정도 258
[그림 2.4-25] H₂S 제거 예비실험 장치 259
[그림 2.4-26] H₂S 발생장치 260
[그림 2.4-27] H₂S 제거설비 운전 결과 (사용석탄 : Kideco탄) 262
[그림 2.4-28] H₂S 제거설비 운전 결과 (사용석탄 : Kideco탄) 262
[그림 2.4-29] H₂S 제거설비 운전 결과 (사용석탄 : Shenhua탄) 263
[그림 2.4-30] H₂S 제거설비 운전 결과 (사용석탄 : Roto탄) 263
[그림 2.4-31] H₂S 제거설비 운전온도 및 철 킬레이트 pH (사용석탄 : Roto탄) 264
[그림 2.4-32] H₂S 제거설비 운전압력 및 차압 (사용석탄 : Roto탄) 264
[그림 2.4-33] H₂S 제거설비 운전결과 (H₂S 농도, 06/04/25~06/04/28) 265
[그림 2.4-34] H₂S 제거설비 운전결과(철 킬레이트 pH, 06/04/25~06/04/28) 266
[그림 2.4-35] H₂S 제거설비 운전결과 (운전온도, 06/04/25~06/04/28) 266
[그림 2.4-36] H₂S 제거설비 운전결과 (운전압력 및 차압, 06/04/25~06/04/28) 267
[그림 2.4-37] H₂S 제거설비 운전결과 (H₂S 농도, 06/05/04~06/05/08) 268
[그림 2.4-38] H₂S 제거설비 운전결과 (철킬레이트 pH, 06/05/04~06/05/08) 268
[그림 2.4-39] H₂S 제거설비 운전결과 (운전온도, 06/05/04~06/05/08) 269
[그림 2.4-40] H₂S 제거설비 운전결과 (운전압력 및 차압, 06/05/04~06/05/08) 269
[그림 2.4-41] H₂S 제거설비 운전결과 (2006/09/27) 270
[그림 2.4-42] H₂S 제거설비 운전결과 (2006/11/02) 271
[그림 2.4-43] H₂S 제거설비 운전결과 (2006/11/17) 272
[그림 2.4-44] H₂S 제거설비 운전결과 (2006/04/27) 273
[그림 2.4-45] H₂S 제거설비 운전결과 (2006/05/09) 274
[그림 2.4-46] COS 가수분해 설비 운전 결과 (2006/09/27) 276
[그림 2.4-47] COS 가수분해 설비 가스 조성 (2006/09/27) 277
[그림 2.4-48] COS 가수분해 설비 운전 결과 (2006/11/02) 277
[그림 2.4-49] COS 가수분해 설비 가스 조성 (2006/11/02) 278
[그림 2.4-50] COS 가수분해 설비 운전 결과 (2006/11/17) 278
[그림 2.4-51] COS 가수분해 설비 가스 조성 (2006/11/17) 279
[그림 2.4-52] 사용 전 가수분해 촉매(1000배) 279
[그림 2.4-53] 사용 전 가수분해 촉매(2000배) 279
[그림 2.4-54] 사용 후 가수분해 촉매(1000배) 280
[그림 2.4-55] 사용 후 가수분해 촉매(2000배) 280
[그림 2.4-56] 사용 전 촉매의 XRD peak 281
[그림 2.4-57] 사용 후 촉매의 XRD peak 281
[그림 2.4-58] COS 가수분해 설비 운전 결과 (2007/04/27) 282
[그림 2.4-59] COS 가수분해 설비 가스 조성 (2007/04/27) 282
[그림 2.4-60] 집진설비 운전 결과(2006/11/17) 284
[그림 2.4-61] 집진설비 운전 결과(2007/05/09) 285
[그림 2.4-62] 집진설비 전/후단에서 측정된 분진농도 결과 286
[그림 2.4-63] 습식 석탄 가스화기 운전화면 287
[그림 2.4-64] 합성가스 냉각장치 냉각수 유량 및 냉각수 온도 (2006/09/27) 288
[그림 2.4-65] 합성가스 냉각장치 구간별 온도 (2006/09/27) 289
[그림 2.4-66] 합성가스 냉각장치 냉각수 유량 및 냉각수 온도 (2006/11/02) 290
[그림 2.4-67] 합성가스 냉각장치 구간별 온도 (2006/11/02) 290
[그림 2.4-68] 합성가스 냉각장치 냉각수 유량 및 냉각수 온도 (2006/11/17) 291
[그림 2.4-69] 합성가스 냉각장치 구간별 온도 (2006/11/17) 292
[그림 2.4-70] 합성가스 냉각장치 냉각수 유량 및 냉각수 온도 (2007/04/27) 293
[그림 2.4-71] 합성가스 냉각장치 구간별 온도 (2007/04/27) 293
[그림 2.4-72] 합성가스 냉각장치 냉각수 유량 및 냉각수 온도 (2007/05/09) 294
[그림 2.4-73] 합성가스 냉각장치 구간별 온도 (2007/05/09) 295
[그림 2.4-74] 합성가스 전환 반응기 온도 profile (2007/04/27) 297
[그림 2.4-75] 합성가스 전환 반응기 압력 profile (2007/04/27) 297
[그림 2.4-76] 합성가스 전환 반응기 수소 농도 profile (2007/04/27) 298
[그림 2.4-77] 합성가스 전환 반응기 내부 thermocouple 위치 299
[그림 2.4-78] 합성가스 전환 설비 운전 화면 299
[그림 2.4-79] 합성가스 전환 반응기 온도 profile (2007/05/09) 300
[그림 2.4-80] 합성가스 전환 반응기 압력 profile (2007/05/09) 300
[그림 2.4-81] 합성가스 전환 설비 후단 가스 조성 (2007/05/09) 301
[그림 2.4-82] 합성가스 전환 설비 전단 가스 조성 (2007/05/09) 301
[그림 2.5-1] 메탄올·DME 전환공정 개념도 302
[그림 2.5-2] 메탄올·DME 전환공정 해석모델 303
[그림 2.5-3] 합성가스 압축시스템 해석모델 303
[그림 2.5-4] 메탄올·DME 제조시스템 해석모델 303
[그림 2.5-5] 온도변화에 따른 메탄올·DME 생성량, CO 전환율 및 DME 선택도 변화 304
[그림 2.5-6] 압력변화에 따른 메탄올·DME 생성량, CO 전환율 및 DME 선택도 변화 305
[그림 2.5-7] 가스화/화학원료전환공정 연계시스템 구성도 306
[그림 2.5-8] 석탄가스화 시스템 및 정제시스템 연계시스템 전산해석 diagram 306
[그림 2.5-9] 합성가스 압축 및 메탄올·DME 제조시스템 전산해석 diagram 307
[그림 2.5-10] 석탄가스화 및 메탄올·DME 전환공정 연계시스템 해석모델 307
[그림 2.5-11] 상용급 IGCC 플랜트 및 메탄올·DME 연계시스템의 block diagram 309
[그림 2.5-12] 석탄 분쇄 및 건조 시스템의 전산해석 모델 310
[그림 2.5-13] 석탄가스화 시스템의 전산해석 모델 310
[그림 2.5-14] 합성가스 냉각 및 집진시스템의 전산해석 모델 311
[그림 2.5-15] MDEA 공정의 전산해석 모델 311
[그림 2.5-16] Claus 공정(황 회수 공정)의 전산해석 모델 312
[그림 2.5-17] 메탄올·DME 전환공정의 전산해석 모델 312
[그림 2.5-18] 합성가스 포화공정의 전산해석 모델 313
[그림 2.5-19] 공기분리공정의 전산해석 모델 314
[그림 2.5-20] 질소 포화공정의 전산해석 모델 314
[그림 2.5-21] 가스터빈공정의 전산해석 모델 315
[그림 2.5-22] 배열회수보일러(HRSG) 및 증기터빈 공정의 전산해석 모델 316
[그림 2.5-23] 메탄올·DME 생산용 합성가스 추출율 변화에 따른 발전량 및 DME 생산량 317
[그림 2.5-24] 설계·제작된 메탄올·DME 제조반응기 형태 324
[그림 2.5-25] 형상 처리된 메탄올·DME 제조반응기 모습 (약 344,000 cell) 325
[그림 2.5-26] 메탄올·DME 제조반응기 내부에서의 온도 분포 326
[그림 2.5-27] 메탄올·DME 제조반응기 내부에서의 saturated water 및 steam의 volume fraction 326
[그림 2.5-28] Scale-up 설계된 합성가스 압축설비 외형도 (22,000 Nm³/h) 332
[그림 2.5-29] 상용급 DME 제조 반응기 tube 간 거리 335
[그림 2.5-30] 상용급 DME 제조 반응기 상세도 336
[그림 2.5-31] 상용급 열교환기 설계 구성도 337
[그림 2.5-32] 상용급 열교환기 외형도 338
[그림 2.5-33] 상용급 BFW 드럼 외형도 340
[그림 2.5-34] 상용급 DME 제조 설비 lay out 1 341
[그림 2.5-35] 상용급 DME 제조 설비 lay out 2 341
[그림 2.5-36] DME 생산 공정도 (Recycle 공정) 342
[그림 2.5-37] DME 생산 공정도 (Once-through 공정) 342
[그림 2.5-38] Recycle 공정에 대한 물질수지 344
[그림 2.5-39] DME 생산 가격 351
[그림 2.5-40] Tecnon Orbichem사의 DME 생산 비용 예측 352
[그림 3.1-1] H₂/CO비의 변화에 따른 CO 전환율, 메탄올 및 DME 수율, 압력:50기압, 반응온도: 260 ℃ 361
[그림 3.1-2] DME productivity with respect to R ratios on different CO2/(CO+CO2) content 362
[그림 3.1-3] Comparisons between experimentally measured and calculated rates for Eq-II; (line) : the conversion calculated by Eq-II, (symbol) : the experimetally measured fractional conversion 365
[그림 3.1-4] Fractional conversion of methanol at the reaction temperature of 240℃ (◆, 250℃ (■), 260℃ (▲, and 270℃)(● with respect to the contact time (W/F); (line) : the conversion calculated by Eq-II, (symbol) : the experimentally measured conversion 365
[그림 3.1-5] Comparison of published data to confirm the validity of calculation program 367
[그림 3.1-6] Concentration profile of direct DME synthesis (T;260℃, P : 50 atm, Feed : CO 45%, CO2 10%, H2 25%, N2 20%) 368
[그림 3.1-7] DME yield and H2 conversion of direct DME synthesis (T;260℃(oC), P : 50 atm, Feed : CO 45 %, CO2 10%, H2 25%, N2 20%) 368
[그림 3.1-8](a)CO conversion and (b)DME yield on the CatMeOH : CatDeMeOH ratio of 1:1 CatMeOH : CatDeMeOH at 600 psig and 6000 mL/gcat.h(이미지참조) 369
[그림 3.1-9] CO2 effect on direct DME synthesis at 600 psig and 6000 mL/gcat.h : H2/(CO+CO₂)=0.5 370
[그림 3.1-10] GHSV effect on direct DME synthesis at 600 psig and H₂/CO=0.5 371
[그림 3.1-11] Pressure effect on H₂ pressure in direct DME synthesis at 600 psig and H₂/CO=0.5.: 372
[그림 3.1-12] Partial pressure effect of H2 and CO on catalyst stability in direct DME synthesis : Catalyst : CatMeOH 50%/CatDeMeOH 50%, P : 600 psig, T : 260 ℃ 373
[그림 3.1-13] Partial pressure effect of H₂/CO ratio on catalyst stability in direct DME synthesis : Catalyst : CatMeOH 50%/CatDeMeOH 50%, P : 600 psig, T : 260 ℃ 374
[그림 3.2-1] Simulation result : T : 260 ℃, P : 50 atm, Feed composition : design basis 377
[그림 3.2-2] Overview of PFD 379
[그림 3.2-3] 물질수지 381
[그림 3.2-4] P&ID 382
[그림 3.2-5] Dimension of R-101 383
[그림 3.2-6] Profile of H₂ conversion and DME yield with respect to reactor lenth with design data basis 384
[그림 3.2-7] 반응기 축방향으로의 발생열 및 필요한 열전달속도추산 384
[그림 3.3-3] DME synthesis with shift reactor-type I 386
[그림 3.3-2] DME synthesis with shift reactor-type II 387
[그림 3.3-3] DME 수율을 향상시키기 위한 물의 영향 388
[그림 3.3-4] DME 합성반응에 물의 도입에 따라 발생하는 수소의 생성추이 389
[그림 3.3-5] DME bench plant 390
[그림 3.3-6] 반응기내의 온도분포 390
[그림 3.3-7] GHSV별 DME yield 391
[그림 3.3-8] DME 합성반응에서의 물의 영항 392
[그림 3.3-9] 전체 반응 온도 트렌드 393
[그림 3.3-10] GHSV 3000 에서 반응온도 260℃와 290℃ 일때 DME Yield 394
[그림 3.3-11] GHSV별 DME Yield 395
[그림 3.4-1] Schematic representation of formation of various Al₂O₃-hydrate 397
[그림 3.4-2] Boehmite crystal structure; relation between the double chain structure element in γ-AlO(OH) 397
[그림 3.4-3] Schematic diagram of sol preparing apparatus 398
[그림 3.4-4] X-ray diffraction patterns of Boehmite, Bayerite 400
[그림 3.4-5] X-ray diffraction patterns of γ-alumina calcined at different temperature 401
[그림 3.4-6] X-ray diffraction patterns of η-alumina catalysts calcined at different temperature 401
[그림 3.4-7] Hysterical curves of γ-alumina catalysts calcined at 400℃(■), 500℃(◆), 600℃(▲), 700℃(x) 402
[그림 3.4-8] Hysterical curves of η-alumina catalysts calcined at 400℃(■),500℃(◆), 600℃(▲), 700℃(x) 403
[그림 3.4-9] Pore size distribution of γ-alumina(◆), η-alumina(■) catalysts calcined at 600℃ 403
[그림 3.4-10] BET surface area of γ-alumina(■), η-alumina(◆) catalyst with different calcination temperatures 404
[그림 3.4-11] DSC curve of Boehmite 405
[그림 3.4-12] DSC curve of Bayerite 405
[그림 3.4-13] TGA curve of Boehmite 406
[그림 3.4-14] TGA curve of Bayerite 406
[그림 3.4-15] TPD profiles of γ-alumina catalysts calcined at 400~700℃ 407
[그림 3.4-16] TPD profiles of η-alumina catalysts calcined at 400~700℃ 408
[그림 3.4-17] Catalytic activities of η-alumina calcined at 400℃(◆), 500℃(■), 600℃(▲), 700℃(x) 409
[그림 3.4-18] Catalytic activities of γ-alumina calcined at 400℃(◆), 500℃(■), 600℃(▲), 700℃(x) 409
[그림 4.1-1] DME의 미래 사용처 및 물리화학적 특성 414
[그림 4.3-1] Bubble Column 가시화장치 419
[그림 4.3-2] 가스주입노즐의 제원 420
[그림 4.3-3] DME 제조반응 시스템 전경 421
[그림 4.3-4] 메탄올 합성촉매의 환원전후의 XRD 분석 결과 421
[그림 4.3-5] 반응 및 생성가스의 G/C 분석결과 422
[그림 4.3-6] 전열실험 상세도 424
[그림 4.3-7] 열전달측정 실험장치 425
[그림 4.3-8] DME 합성유동층 반응기 구성도 및 사진 427
[그림 4.4-1] Nozzle(2-2)에서 기체 유속과 높이에 따른 기체 체류량 및 기포분포 nozzle 높이=2 cm, 1) 2.5 cm/sec 2) 5.0 cm/sec 3) 7.5 cm/sec, 유속 7.5 cm/sec 4) h=2 cm, 5) h=3 cm 6) h=4 cm 428
[그림 4.4-2] Light Mineral Oil, 5.625 g/150 CC 429
[그림 4.4-3] Heavy Mineral Oil, 19.5 g/300 CC 430
[그림 4.4-4] Heavy Mineral Oil, 30 g/300 CC 430
[그림 4.4-5] Concentration of Reaction Products T=250 ℃, P=5.0 MPa, γ-Al₂O₃=20%, CO:H₂=2:1, GHSV=3200 ml/g-cat/hr 431
[그림 4.4-6] 반응온도의 DME 합성에 미치는 영향 432
[그림 4.4-7] 반응압력이 DME 합성에 미치는 영향 433
[그림 4.4-8] GHSV의 DME 합성에 미치는 영향 434
[그림 4.4-9] γ-Al₂O₃ 비율이 DME 합성에 미치는 영향 435
[그림 4.4-10] H₂:CO비가 DME 합성에 미치는 영향 436
[그림 4.4-11] CO₂첨가에 따른 선택도 변화 437
[그림 4.4-12] CO₂ 첨가의 DME 합성에 미치는 영향 437
[그림 4.4-13] DME 합성반응 장기 운전의 결과 438
[그림 4.4-14] 유동층온도에 따른 열전달 계수, 상압 439
[그림 4.4-15] 기체유속에 따른 열전달 계수 440
[그림 4.4-16] 질소상온 50 기압에서 최소유동화속도 측정 441
[그림 4.4-17] 50 기압, 250 ℃에서 최소유동화속도 측정 442
[그림 4.4-18] 합성가스에 의한 유동화속도 실험. 50 atm, 250℃ 443
[그림 4.4-19] 시간에 따른 반응생성물 농도곡선 444
[그림 4.4-20] DME합성반응 중에 가스농도의 변화곡선 445
[그림 4.4-21] 반응시간에 따른 배출가스농도, 온도 및 압력강하 변화 445
[그림 4.4-22] GHSV에 따른 전환율, 선택도 및 수율 446
[그림 4.4-23] 촉매환원시 배출되는 수소농도곡선 447
[그림 4.4-24] 개발DME촉매의 합성반응특성, 반응시간에 따른 배출가스농도 및 온도변화 448
[그림 4.4-25] 개발된 촉매의 합성가스의 DME선택도, 전환율 및 수율 449
[그림 4.4-26] 반응온도와 CO₂ 농도와의 관계 449
[그림 4.4-27] CO₂ 생성농도와 DME농도와의 상관관계 450
[그림 4.4-28] 개발DME촉매의 합성반응특성, 반응시간에 따른 배출가스농도(285 ℃) 450
[그림 4.4-29] 50기압, 285 ℃에서 DME합성 생성물의 농도 (G/C분석) 451
[그림 4.4-30] 50기압, 285 ℃, 합성가스의 DME선택도, 전환율 및 수율 452
[그림 5.2-1] DME 직접합성용 고압 고정층 기상 흐름반응기의 개략도 464
[그림 5.2-2] 반응압력을 조절하기 위한 역압 조정기 465
[그림 5.2-3] 화학원료 합성용 반응기와 전기로 465
[그림 5.2-4] 여러 가지 상용 촉매들의 DME 합성을 위한 CO 전화율과 DME 그리고 HCs 선택도 467
[그림 5.2-5] C18-7S + γ-Al₂O₃ 혼성촉매에서 온도변화에 따른 CO 전화율(●)과 DME 선택도(○) 변화 468
[그림 5.2-6] Fresh C18-7S 촉매와 다양한 반응온도조건에서 실험 후 C18-7S + γ-Al₂O₃ 혼성촉매의 XRD 분석 469
[그림 5.2-7] C18-7S + γ-Al₂O₃ 혼성촉매상에서 압력변화에 따른 CO 전화율(●)과 DME 선택도(○) 470
[그림 5.2-8] C18-7S + γ-Al₂O₃ 혼성촉매상에서 H₂/CO 몰비에 따른 CO 전화율(●)과 DME 선택도(○) 471
[그림 5.2-9] DME 직접합성용 고압 슬러리 반응 장치 472
[그림 5.2-10] CO, CO₂, DME, Methanol등의 검출 시간 및 peak 473
[그림 5.2-11] CO, CO₂, DME의 농도 vs GC 면적으로 나타낸 검량선 473
[그림 5,2-12] ICI53-1와 ICI33-5 촉매의 환원 474
[그림 5.2-13] Conversion and selectivity with reaction time for ICI53-1 catalyst 475
[그림 5.2-14] HTS 실험 장치의 개요도 478
[그림 5.2-15] 촉매 제조 방법 (a) methanol 합성 촉매, (b) dehydration 촉매 479
[그림 5.2-16] ICI계열 촉매와 여러 가지 dehydration 촉매의 조합에 따른 (a) CO 전화율 및 (b) DME Yield 480
[그림 5.2-17] HTD 시스템을 이용한 여러 가지 methanol 합성 촉매의 활성 평가 482
[그림 5.2-18] 여러 가지 메탄올 합성 촉매와 ICI53-1촉매의 온도에 따른 CO 전화율 및 DME 선택성 483
[그림 5.3-1] CZ-A, CZ-N, CZA-N 촉매 제조 과정 484
[그림 5.3-2] 공침법에 의한 촉매 제조 장치 485
[그림 5.3-3] 공침물 형성에 대한 전구체 및 침전제 종류의 영향((a) (C₂H₃O₂)₂·Cu + 2.5 M(NH₄)₂·CO₃, (b) Cu(NO₃)₂·3H₂O + 2.5 M(NH₄)₂·CO₃, (c) (C₂H₃O₂)₂·Cu + 1.0 M NaOH, (d) Cu(NO₃)₂·3H₂O + 1.0 M NaOH, (e) (C₂H₃O₂)₂·Cu + 1.0 M Na₂C0₃, (f) Cu(NO₃)₂·3H₂O + 1.0 M Na₂C0₃) 486
[그림 5.3-4] 메탄올 합성 촉매의 스크린테스트 487
[그림 5.3-5] CZ-A-1과 CZ-N-2 촉매 상에서의 DME 직접합성에 대한 반응온도의 영향 488
[그림 5.3-6] CZ-A-1과 CZ-N-2 촉매 상에서의 DME 직접합성에 대한 압력의 영향 489
[그림 5.3-7] CZ-A+DME-C-41 혼성촉매 상에서의 DME 직접합성에 대한 공간속도의 영향 (반응온도=280 ℃, 압력= 50 atm, [H₂]/[CO]=1.0) 490
[그림 5.3-8] 메탄올 합성 촉매의 XRD 분석결과 491
[그림 5.3-9] CZ-A와 CZ-N 촉매의 SEM 사진 493
[그림 5.3-10] EDX 분석에 의한 표면 성분 분포 494
[그림 5.3-11] Cu-Zn계 촉매의 TPR 실험결과 495
[그림 5.3-12] 메탄올 합성 촉매 상에서의 침전제 투입속도의 영향 496
[그림 5.3-13] 다양한 침전제 투입속도를 조절하여 제조한 CZ-A-1 촉매의 XRD 분석결과 497
[그림 5.3-14] 다양한 침전제 투입속도를 조절하여 제조한 CZ-A-1 촉매의 TEM 사진 498
[그림 5.3-15] 혼성촉매의 XRD 분석결과 500
[그림 5.3-16] 혼성촉매의 SEM 사진 : (a) 물리혼합법에 의해 제조된 PM-CZ+D 혼성촉매, (b). 공침법에 의해 제조된 CP-CZA/D 혼성촉매 501
[그림 5.3-17] 혼성촉매의 TEM 사진 : (a) CZ-A-1; (b) DME-C-41; (c) CP-CZA/D 501
[그림 5.3-18] 혼성촉매의 XPS 분석결과 : (a) CZ-A-1; (b) PM-CZ+D; (c) CP-CZA/D 502
[그림 5.3-19] 혼성촉매의 TPR 실험결과 502
[그림 5.3-20] 혼성촉매 상에서 DME 직접합성에 대한 반응온도의 영향 (a) PM-CZ+D (b) CP-CZA/D 504
[그림 5.3-21] 혼성촉매 상에서 DME 직접합성에 대한 압력의 영향 (a) PM-CZ+D (b) CP-CZA/D 505
[그림 5.3-22] 혼성촉매 상에서 DME 직접합성에 대한 반응가스 조성비의 영향 (a) PM-CZ+D (b) CP-CZA/D 507
[그림 5.3-23] 혼성촉매 상에서 DME 직접합성에 대한 공간속도의 영향 (a) PM-CZ+D (b) CP-CZA/D 508
[그림 5.3-24] γ-Al₂O₃ 제조 과정 509
[그림 5.3-25] γ-Al₂O₃와 Al-P-1 촉매의 TEM 사진 510
[그림 5.3-26] γ-Al₂O₃와 Al-P-1 촉매의 세공분포도 511
[그림 5.3-27] γ-Al₂O₃와 Al-P-1 촉매의 NH₃-TPD 실험결과 511
[그림 5.3-28] nano-size g-Al₂O₃ 촉매와 AlP-1촉매의 FT-IR 분석 결과 512
[그림 5.3-29] γ-Al₂0₃와 Al-P-1 촉매 성능테스트 513
[그림 5.4-1] 아주 NBC pellet형 화학원료합성용 촉매 516
[그림 5.4-2] 아주 NBC pellet형 화학원료합성용 촉매의 반응성 516
[그림 5.4-3] 석탄모사가스를 이용한 화학원료합성 실험에서 반응온도에 따른 촉매의 활성 (a) 수소 및 일산화탄소 전화율, (b) 이산화탄소와 DME의 선택도 518
[그림 5.4-4] 석탄모사가스를 이용한 화학원료합성 실험에서 압력에 따른 촉매의 활성 (a) 수소 및 일산화탄소 전화율, (b) 이산화탄소와 DME의 선택도 520
[그림 5.4-5] 석탄모사가스를 이용한 화학원료합성 실험에서 공간속도에 따른 촉매의 활성 (a) 수소 및 일산화탄소 전화율, (b) 이산화탄소와 DME의 선택도 521
[그림 5.5-1] H₂S에 의한 촉매의 황화속도(피독속도) 523
[그림 5.5-2] 상용촉매에서 H₂S 피독에 의한 H₂와 CO의 전화율(260℃, 600psig, H₂/CO=1) 523
[그림 5.5-3] 상용촉매에서 H₂S 피독에 의한 DME와 MeOH의 수율 (260℃, 600psig, H₂/CO=1) 524
[그림 5.5-4] ICI55-1촉매의 H₂S 노출에 따른 촉매표면의 SEM 및 EDX분석결과 524
[그림 6.2-1] 분진 케이크의 고온 운전특성을 위한 실험장치 533
[그림 6.2-2] 필터를 조립한 필터 셀의 세부도 534
[그림 6.2-3] 분리된 시료의 입자분포율 535
[그림 6.2-4] 분리된 시료의 백분분포율 536
[그림 6.2-5] Plot of the accumulated mass fraction of particles to measure the Stoke's mean diameter 537
[그림 6.2-6] 시차열중량 측정에서 관찰된 온도에 따른 질량변화 537
[그림 6.2-7] IGCC fly ash의 전형적인 SEM images : 1,000X (좌) and 20,000X (우) 538
[그림 6.2-8] The patterns of the pressure drop change with the duration including the pulse cleaning : measured (above) and visualized (bottom) 538
[그림 6.2-9] 분진 주입농도와 면적 부하량에 따른 분진 케이크를 통한 압력손실의 영향 539
[그림 6.2-10] 실온에서 W에 따른 분진층의 압력손실 변화(3.7㎛) 540
[그림 6.2-11] 실온에서 W에 따른 분진층의 압력손실 변화(12.1㎛) 540
[그림 6.2-12] 분진의 면적 부하량에 따른 분진층 두께 변화(for 3.7㎛) 541
[그림 6.2-13] W에 따른 1-εO 값의 변화(for dg=3.7㎛(좌) 및 dg=6.2㎛(우))(이미지참조) 542
[그림 6.2-14] VF에 따른 1-εO 값의 변화(for dg=3.7㎛(좌) 및 dg=6.2㎛(우))(이미지참조) 543
[그림 6.2-15] K values with the values of WO.18VFO.27(이미지참조) 543
[그림 6.2-16] 1-εO 의(이미지참조) 실험치와 식(4)에 의한 계산치(실선)의 비교 : for 3.7㎛(좌) and 6.2㎛(우) 544
[그림 6.2-17] 분진층의 기공율에 따른 Void function의 변화 545
[그림 6.2-18] 분진층 압력손실의 실험치와 식(7)에 의한 계산치(실선)의 비교 : for 3.7㎛(좌) and 12.1㎛(우) 545
[그림 6.2-19] 실험값과 이론값의 비교 그림 : for 3.7㎛(좌) 및 12.1㎛(우) 546
[그림 6.2-20] The pressure drop change in relation to the time change of IGCC particles depending on each face velocity at a room temperature of 4.5㎛ particle size 547
[그림 6.2-21] The pressure drop change in relation to the time change of IGCC particles depending on each face velocity at a 400℃ of 4.5㎛ particle size 547
[그림 6.2-22] The cake pressure drop change in relation to face velocity of IGCC particle depending on each particle size at a room temperature 548
[그림 6.2-23] The cake pressure drop change in relation to face velocity of IGCC particle depending on each particle size at a 400℃ 549
[그림 6.2-24] The cake pressure drop change in relation to the temperature of IGCC particles depending on each particle size at a 3cm/s face velocity. Solid lines denote the values calculated with Eq.(11) 549
[그림 6.2-25] The pressure drop change in relation to the W change of IGCC particles depending on each particle size at a 200℃ of 3cm/s face velocity. Solid lines denote the values calculated with Eq.(11) 550
[그림 6.2-26] The pressure drop change in relation to the W change of IGCC particles depending on each particle size at a 400℃ of 3cm/s face velocity. Solid lines denote the values calculated with Eq.(11) 550
[그림 6.2-27] The pressure drop change in relation to the W change of IGCC particle depending on each temperature at 3cm/s face velocity of 3.7㎛ particles. Solid lines denote the values calculated with Eq.(11) 551
[그림 6.2-28] The clean efficiency change in relation to face velocity change of IGCC particle depending on each particle size at a room temperature 552
[그림 6.2-29] The clean efficiency change in relation to face velocity change of IGCC particle depending on each particle size at a 400℃ 552
[그림 6.2-30] The clean efficiency change in relation to face velocity change of IGCC particle depending on each particle size at a room temperature and 400℃ 553
[그림 6.2-31] The clean efficiency change in relation to temperature change of IGCC particle depending on each particle size at a 3.6cm/s face velocity 553
[그림 6.2-32] The residual pressure drop change in relation to face velocity change of IGCC particle depending on each particle size at a room temperature 554
[그림 6.2-33] The residual pressure drop change in relation to face velocity change of IGCC particle depending on each particle size at a 400℃ 555
[그림 6.2-34] The residual pressure drop change in relation to face velocity change of IGCC particle depending on each particle size at a room temperature and 400℃ 555
[그림 6.2-35] The residual pressure drop change in relation to temperature change of IGCC particle depending on each particle size at a 3.6cm/s face velocity 556
[그림 6.2-36] The pressure drop change in relation to the W change of IGCC particle depending on each injection density 557
[그림 6.3-1] Schematic diagram of the bench scale filter unit- Process air compressor (1), Oil burner (2), Screw feeder (3), Dust hopper for screw feeder (4), Ash recycle unit (5), Filter unit (6), Ceramic candle (7), Diffuser (8), Pulse air compressor (9), Pulse air tank (10), Solenoid valve (11), Pulse nozzle (12), Dust hopper (13) 558
[그림 6.3-2] 튜브시트에 고정시킨 가스 도입부를 나타내는 도면 559
[그림 6.3-3] 세라믹 집진기에서 필터 배열(좌측)과 필터 설치도(우측)를 나타낸 도면 560
[그림 6.3-4] 필터 홀더의 상세한 설계도 560
[그림 6.3-5] 필터 및 집진기 내부의 유동분포 측정을 위한 압력과 온도 측정점 562
[그림 6.3-6] Description of nozzle design (left) and the measurment points around nozzle (right) 563
[그림 6.3-7] 역세정 가스가 유입될 때 노즐 부근에 형성되는 속도분포 해석 564
[그림 6.3-8] 노즐 부근에서 형성되는 압력손실 특성 565
[그림 6.3-9] 펄스제트의 분사시에 노즐 주위에 형성되는 압력맥동 현상 566
[그림 6.3-10] 역세정 시 노즐 주위의 압력강하 측정을 위한 측정점 567
[그림 6.3-11] Differential pressure around the nozz1e pulse pressure 7bar, Dsn 26 cm, Dnd 28 cm 568
[그림 6.3-12] Differential pressure around the nozzle pulse pressure 7bar and Dnd is 28cm 568
[그림 6.3-13] Differential pressure around the nozzle pulse pressure 5bar, distance between diffuser and nozzle is 21cm, sensor 3.5cm from centerline 569
[그림 6.3-14] Traces of the differential pressure in the filter cavity during the pulse cleaning for the straight nozzle 16mm : Dnd 3 cm, pulse duration 0.6s 570
[그림 6.3-15] Traces of the differential pressure around pulse nozzle (Dsc 20 mm, Dsn 15 mm) during the pulse cleaning for the straight nozzle 16mm : Dnd 3 cm, pulse duration 0.6s 570
[그림 6.3-16] The effect of nozzle diameter on the formation of overpressure in the filter cavity top during the pulse cleaning of the candle filter; CH 10 cm and Dnd 3 cm 572
[그림 6.3-17] The effect of nozzle diameter on the formation of overpressure in the filter cavity bottom during the pulse cleaning of the candle filter; CH 10 cm and Dnd 3 cm 573
[그림 5.3-18] The effect of nozzle size on DPn formation 573
[그림 6.3-19] The effect of nozzle size on the development of overpressure in the filter cavity top 574
[그림 6.3-20] The effect of nozzle size on the development of overpressure in the filter cavity bottom 574
[그림 6.3-21] The effect of convergent ratio on the overpressure in the filter cavity top 575
[그림 6.3-22] The effect of convergent ratio on the overpressure in the filter cavity bottom 575
[그림 6.3-23] The pattern of overpressure formation in the filter cavity top during the pulse-jet of pulse gas 576
[그림 6.3-24] 노즐 위치에 따른 역세정 효과실험을 위한 노즐과 측정점의 위치도 577
[그림 6.3-25] Effect of the pulse distance on the overpressure in the filter cavity top 577
[그림 6.3-26] Effect of the pulse distance on the overpressure in the filter cavity bottom 578
[그림 6.3-27] Formation of pressure difference in the filter cavity (DP2&DP3) when its next filter is being cleaned : pulse P is 6 bar 579
[그림 6.3-28] Effect of face velocity on the formation of DP1 579
[그림 6.3-29] Effect of face velocity on the formation of DP2 580
[그림 6.3-30] Effect of face velocity on the formation of DP2 580
[그림 6.3-31] Temperature effect on the formation of DP1 581
[그림 6.3-32] Temperature effect on the formation of DP2 582
[그림 6.3-33] Temperature effect on the formation of DP3 582
[그림 6.3-34] The changes of maximum pressure formed in the filter cavity during the pulse cleaning according to operation temperature 583
[그림 6.3-35] Ash effect on the formation of DP1 583
[그림 6.3-36] Ash effect on the formation of DP2 584
[그림 6.3-37] Ash effect on the formation of DP3 584
[그림 6.3-38] Filter pressure drop during the normal operation : Pulse P 6 bar, pulse duration 0.6 s, pulse interval 10 min, face velocity 3 cm/s, particle load 4 g/㎥, T RT 585
[그림 6.3-39] Effect of temperature on the outlet concentration : Pulse P 6 bar, pulse duration 0.6 s, pulse interval 10 min, face velocity 3 cm/s, inlet particle load 4 g/㎥ 585
[그림 6.3-40] Effect of pulse pressure on the residual pressure drop at 450℃ : Pulse interval 10 min, face velocity 3 cm/s, inlet particle load 12 g/㎥ 586
[그림 6.3-41] Effect of pulse pressure on the cleaning efficiency at 450℃ : Pulse interval 10 min, face velocity 3 cm/s, inlet particle load 12 g/㎥ 587
[그림 6.4-1] Mono-layer structure of filter unit developed by Schumacher 588
[그림 6.4-2] Multi-layer structure (Tier type) of filter unit developed by Westing House 589
[그림 6.4-3] Structure of filter unit and filter array developed by GNU/KEPRI 589
[그림 6.4-4] 필터의 배열을 위한 기본 구조 590
[그림 6.4-5] Pilot 집진장치의 기본구조 590
[그림 6.4-6] 역세정 노즐부분의 상세설계 591
[그림 6.4-7] Equipment setup for ceramic filter unit 592
[그림 6.4-8] Operation domain for pressure and temperature (Uper side of the curve is safe domain for normal operation in which the face velocity is under 2 cm/s) 595
[그림 6.4-9] Pressure drop profile during the filtration operation for the synthetic gas of Kideco coal 600
[그림 6.4-10] Pressure drop analysis during the filtration operation for the synthetic gas of Kideco coal 600
[그림 6.5-1] Process plot for ash recirculation to the gasifier 602
[그림 6.5-2] The structure of blow tank for ash recirculation 603
[그림 6.5-3] The screw extruder for the pelletization of fly ash 604