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목차

[표제지 등]=0,1,2

제출문=0,3,1

요약문=i,4,7

목차=viii,11,4

표 차례=15,15,2

그림 차례=17,17,4

제1장 서론=21,21,1

제1절 기술의 개요=21,21,3

제2절 기술개발의 필요성 및 국내외 현황=24,24,1

1. 기술개발의 필요성=24,24,1

가. 일반 현황=24,24,1

나. 기술적 측면=24,24,2

다. 경제적 측면=25,25,2

2. 관련 기술의 국내ㆍ외 현황=26,26,1

가. 국내의 경우=26,26,2

나. 국외의 경우=27,27,2

3. 국내외 특허 및 현존 기술과의 관련성=28,28,5

제2장 알카놀 아민계 흡수제의 특성분석=33,33,1

제1절 알카놀 아민계 흡수제의 특성=33,33,1

1. 물리화학적 특성=33,33,2

가. MEA (Mono-Ethanol-Amine)=34,34,2

나. DEA (Di-Ethanol-Amine)=35,35,1

다. TEA(Tri-Ethanol-Amine)와 MDEA(Methyl Di-Ethanol-Amine)=36,36,1

라. AMP(2-Amino 2-Methyl 1-Propanol)=36,36,2

마. 알카놀 아민의 pH 변화 특성=37,37,2

바. 알카놀 아민의 IR흡수특성=38,38,2

제2절 알카놀 아민계 흡수제의 화학반응 특성=39,39,1

1. 흡수제의 반응메카니즘=39,39,2

가. 제 1급, 제 2급 알카놀아민=40,40,3

나. 제 3급 알카놀아민=42,42,3

2. 알카놀 아민의 부식특성=44,44,2

3. 알카놀 아민의 열화특성=46,46,2

제3장 입체장애아민 흡수제 흡수평형=48,48,1

제1절 입체장애아민의 특성고찰=48,48,1

1. 입체장애아민 흡수제의 연구현황=48,48,2

2. 입체장애 아민 흡수제의 반응특성=49,49,3

제2절 흡수평형 실험장치 및 방법=51,51,1

1. 실험장치=51,51,3

2. 실험방법=53,53,2

3. 실험장치 및 계산방법의 검증=55,55,1

4. 실험용 흡수제 및 첨가제=55,55,2

제3절 실험결과 및 고찰=57,57,1

1. AMP의 흡수평형 특성=57,57,1

가. MEA와의 흡수특성 비교=57,57,5

나. AMP농도에 따른 흡수평형=61,61,2

다. 온도에 따른 흡수평형=62,62,4

2. 첨가제의 이산화탄소 흡수평형 특성=66,66,3

3. AMP와 첨가제 혼합흡수제의 흡수평형 특성=69,69,5

4. AMP흡수제의 흡수속도 비교=73,73,4

제4장 입체장애 아민 홉수제 특성실험=77,77,1

제1절 흡수제 부식특성 실험=77,77,1

1. 부식 측정장치 및 실험방법=77,77,1

가. 부식 측정장치=77,77,2

나. 실험방법=78,78,2

2. 실험결과 및 고찰=79,79,1

가. 흡수제 농도 및 온도의 영향=79,79,4

나. 이산화탄소 및 HMDA의 영향=82,82,2

제2절 흡수제 열화특성 분석=83,83,1

1. 실험장치 및 실험방법=83,83,1

가. 실험장치=83,83,2

나. 실험방법=84,84,2

2. 실험결과 및 고찰=85,85,1

가. 관련 흡수제의 IR Spectrum=85,85,2

나. 이산화탄소 포화 흡수제의 IR Spectrum=86,86,3

다. 반복 흡수에 의한 영향=88,88,3

제3절 흡수제 열적특성 분석=90,90,1

1. 실험장치 및 실험방법=90,90,1

2. 실험결과 및 고찰=90,90,1

가. 흡수제의 TGA특성=90,90,4

나. 흡수제의 DTG 및 DT분석=93,93,3

다. 흡수제의 DSC특성 및 탈거 재생열 분석=95,95,4

제4절 AMP/HMDA흡수제 연속 흡수실험=99,99,1

1. 실험장치 및 실험방법=99,99,1

가. 실험장치=99,99,3

나. 실험방법=101,101,2

2. 실험결과 및 고찰=102,102,1

가. 흡수제별 이산화탄소 제거율 특성=102,102,2

나. 총괄물질전달계수 및 평형부하 특성분석=104,104,2

제5장 Metal Carbonate 제조공정 분석 및 흡수공정 적용=106,106,1

제1절 국내 Metal Carbonate 제조공정 분석=106,106,1

1. Metal Carbonate 생산현황 및 제조공정=106,106,1

가. 생산현황=106,106,2

나. 제조공정=107,107,2

2. 생산공정 특정=108,108,2

제2절 흡수공정의 적용검토=109,109,1

1. 검토 방향과 범위=109,109,1

가. 검토방향=109,109,2

나. 검토 범위=110,110,1

2. 기술적 타당성 검토=110,110,1

가. 기존 공정 검토=110,110,3

나. CO₂회수공정이 적용된 공정 검토 및 기본설계=112,112,10

다. 예상 설비 투자비=122,122,2

3. 사업 타당성 검토=123,123,1

가. 경제성 검토=123,123,3

나. 경제성 검토 요약=125,125,2

4. 검토결과=126,126,1

제3절 흡수공정의 전산 모사=127,127,1

1. Property 선택=127,127,3

2. 전체공정의 모사=129,129,2

가. 실험결과와 모사자료의 비교=130,130,2

나. 흡수제 종류에 대한 영향=131,131,2

다. 온도에 대한 영향=132,132,1

라. 압력에 대한 영향=132,132,2

마. 단수의 결정=133,133,4

3. 흡수 분리공정의 Sensitivity 해석=136,136,1

가. 재생탑 이론단수 및 재열기 열요구량에 따른 CO₂분리율 변화=136,136,3

나. DEA(Diethanolamine)을 사용한 흡수분리 공정의 모사=138,138,3

4. 기존 공정의 분석=140,140,1

가. 공정 모사 결과=140,140,2

5. 공정의 개선=142,142,1

가. Heat Exchange Network (HEN) 구성=143,143,2

나. 공정개선의 결과=144,144,4

6. 경제성 분석=147,147,2

제6장 결론 및 향후추진계획=149,149,1

제1절 결론=149,149,4

제2절 향후추진계획=152,152,1

참고문헌=153,153,2

부록=155,155,8

서지정보양식=163,163,2

표차례

(표 1.1) 연소 배가스 중 이산화탄소 분리공정별 비용비교(액화포함)=3,23,1

(표 1.2) 이산화탄소 분리기술별 기술개발 과제=10,30,1

(표 2.1) 흡수제의 특성비교=14,34,1

(표 2.2) 알카놀아민의 해리상수와 카바메이트 안정도=21,41,1

(표 2.3) 부식의 원인 및 반응 메커니즘=25,45,1

(표 2.4) Amine Degradation Products=26,46,1

(표 3.1) Gas Chromatography분석 조건=34,54,1

(표 3.2) 사용한 흡수제 및 첨가제의 특성=36,56,1

(표 3.3) AMP중량백분율농도와 Mole농도 관계=41,61,1

(표 3.4) AMP흡수제에 첨가된 HMDA농도에 따른 흡수제 Mole수=50,70,1

(표 3.5) 각 흡수제의 흡수반응 겉보기속도 상수=55,75,1

(표 4.1) MEA농도에 따른 SUS종류별 부식속도 (35℃)=62,82,1

(표 4.2) HMDA의 혼합에 따른 부식특성 (50℃, SUS304)=63,83,1

(표 4.3) 각 흡수제별 탈거 재생열 계산결과=78,98,1

(표 4.4) Bench규모 연속흡수장치 사양 및 구성=80,100,1

(표 5.1) 이산화탄소 공급 현황=91,111,1

(표 5.2) 화학 흡수법이 적용될 연소 배가스의 특성=92,112,1

(표 5.3) 화학 흡수 공정의 운전에 관련된 물질들의 유량=95,115,1

(표 5.4) 화학 흡수분리공정의 예상 설비투자비=102,122,1

(표 5.5) CO₂Compressor 사양 및 예상 구입 비용=102,122,1

(표 5.6) 화학 흡수분리공정의 총 예상 설비 투자비=103,123,1

(표 5.7) 기존 Metal Carbonate 제조 공정의 이산화탄소 사용량 및 구매비용=104,124,1

(표 5.8) Steam구매방식에 의한 이산화탄소 회수비용=104,124,1

(표 5.9) Steam생산에 의한 이산화탄소 회수비용=105,125,1

(표 5.10) 이산화탄소 공급비용에 대한 경제성 검토 요약(3톤-CO₂/hr 공급 기준)=105,125,1

(표 5.11) 이산화탄소 공급 비용에 대한 경제성 검토 요약(CO₂1톤 기준)=106,126,1

(표 5.12) AMINES Property의 사용범위=107,127,1

(표 5.13) MEA연속분리장치의 CO₂제거율=110,130,1

(표 5,14) 각 단의 물성치=113,133,1

(표 5.15) 각 단의 각 Component에 대한 Vapor의 Mole 수=114,134,1

(표 5.16) 각 단의 각 Component에 대한 Liquid의 Mole 수=114,134,1

(표 5.17) 각 단의 물성치=115,135,1

(표 5.18) 각 단의 각 Component에 대한 Vapor의 Mole 수=115,135,1

(표 5.19) 각 단의 각 Component에 대한 Liquid의 Mole 수=116,136,1

(표 5.20) Total Power Reguirement=120,140,1

(표 5.21) 기존 공정의 각 Stream의 물질수지=121,141,1

(표 5.22) Problem Table=123,143,1

(표 5.23) 개선공정 Total Power Requirement=124,144,1

(표 5.24) 개선 공정의 각 Stream의 물질수지=125,145,1

(표 5.25) 에너지 요구량 비교=126,146,1

(표 5.26) 투자비용과 전력 사용 요금 비교=127,147,1

그림차례

[그림 1.1] 흡수분리기술개발분야=2,22,1

[그림 1.2] 이산화탄소 분리공정별 분리비용의 에너지원별 구성비=3,23,1

[그림 1.3] KIER이 보유하고, 운전 중인 흡수관련 실험장치=7,27,1

[그림 2.1]대표적인 알카놀 아민의 결합구조=13,33,1

[그림 2.2] 이산화탄소 흡수에 따른 흡수제의 pH변화=18,38,1

[그림 2.3] 대표적인 알카놀 아민의 IR흡수특성=19,39,1

[그림 3.1] MEA를 포함한 입체장애아민의 화학적 구조관계=29,49,1

[그림 3.2] MEA 및 AMP이산화탄소 흡수특성 비교=31,51,1

[그림 3.3] 흡수제 흡수평형 측정장치 개략도 및 사진=32,52,1

[그림 3.4] 대표적인 경우의 G.C.분석결과 Chromatogram=34,54,1

[그림 3.5] 흡수평형 실험장치 검증을 위한 실험결과 비교=35,55,1

[그림 3.6] AMP 및 MEA의 이산화탄소 흡수평형부하 비교=37,57,1

[그림 3.7] AMP 및 MEA의 이산화탄소 흡수능 비교=38,58,1

[그림 3.8] AMP 및 MEA의 이산화탄소 상대흡수속도 비교=39,59,1

[그림 3.9] AMP 및 MEA의 이산화탄소 흡수반응에 따른 흡수제의 온도 비교=40,60,1

[그림 3.10] 50℃에서의 AMP농도별 흡수평형 특성=41,61,1

[그림 3.11] 50℃에서의 AMP농도별 이산화탄소 흡수능 특성=42,62,1

[그림 3.12] 흡수평형 온도에 따른 흡수평형부하 특성=43,63,1

[그림 3.13] 흡수평형 온도에 따른 흡수능 특성=43,63,1

[그림 3.14] 35℃에서의 AMP농도에 따른 흡수평형부하 특성=44,64,1

[그림 3.15] 35℃에서의 AMP농도에 따른 흡수능 특성=44,64,1

[그림 3.16] 75℃에서의 AMP농도에 따른 흡수평형부하 특성=45,65,1

[그림 3.17] 75℃에서의 AMP농도에 따른 흡수능 특성=45,65,1

[그림 3.18] 각종 첨가제의 이산화탄소 흡수평형 특성(50℃)=46,66,1

[그림 3.19] 각종 첨가제의 이산화탄소 흡수능 특성(50℃)=47,67,1

[그림 3.20] HMDA농도에 따른 이산촤탄소 흡수평형부하 특성(50℃)=48,68,1

[그림 3.21] HMDA농도에 따른 이산화탄소 흡수능 특성(50℃)=48,68,1

[그림 3.22] HMDA농도에 따른 AMP+HMDA흡수제의 이산화탄소 흡수평형부하 특성(50℃)=49,69,1

[그림 3.23] HMDA농도에 따른 AMP+HMDA흡수제의 이산화탄소 흡수능 특성(50℃)=50,70,1

[그림 3.24] DIPA농도에 따른 AMP+DIPA흡수제의 이산화탄소 흡수평형부하 특성(50℃)=51,71,1

[그림 3.25] DIPA농도에 따른 AMP+DIPA흡수제의 이산화탄소 흡수능 특성(50℃)=51,71,1

[그림 3.26] AMP+HMDA 및 AMP+DIPA흡수제 이산화탄소 흡수평형부하 비교=52,72,1

[그림 3.27] AMP+HMDA 및 AMP+DIPA흡수제 이산화탄소 흡수능 비교=52,72,1

[그림 3.28] AMP+HMDA흡수제의 이산화탄소 흡수속도 비교=53,73,1

[그림 3.29] AMP+HMDA흡수제 흡수반응 시 흡수반응기 온도변화 비교=54,74,1

[그림 3.30] 흡수제별 겉보기 흡수속도상수 회귀분석 결과 비교=56,76,1

[그림 4.1] 흡수제 재료부식 특성측정 장치의 개략도=58,78,1

[그림 4.2] 대표적인 경우의 부식특성 측정결과=59,79,1

[그림 4.3] MEA흡수제의 온도 및 농도에 따른 부식속도 변화특성=60,80,1

[그림 4.4] AMP흡수제의 온도 및 농도에 따른 부식속도 변화특성=61,81,1

[그림 4.5] AMP흡수제에 대한 이산화탄소 포화에 따른 부식속도 변화특성=62,82,1

[그림 4.6] 흡수제 열화특성 분석용 실험장치 개략도=64,84,1

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