| 초록 |
주요 온실가스 배출 공정인 철강 공장에서 발생하는 고로가스는 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO), 질소(N2), 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함하고 있다. 이 중에서 CO2, CO, H2를 원료로 하여 기초 화학제품인 메탄올(CH3OH)을 합성할 수 있다. 본 연구는 실증 플랜트 규모의 고로 가스로부터 Cu/ZnO/Al2O3 촉매하에서 메탄올을 생산하는 설계 전략을 제시한다. 실험데이터를 기반으로 개발된 키네틱 모델을 반영한 메탄올 합성공정과 이론데이터를 기반으로 하는 분리공정을 포함하는 통합공정을 개발하였다. 개발된 통합공정의 에너지 요구량을 줄이기 위해 열 교환망을 구축하였다. 열통합 결과 가열에너지 요구량을 상당히 줄일 수 있었다. 또한 본 공정의 경제적 실현 가능성을 판단하기 위하여 현금흐름할인법을 고려하여 경제성 평가를 수행하였다. 공정에서 발생한 가스를 이용하여 전기를 생산함으로써 내부적인 전기에너지 요구량의 충족과 추가적인 경제적 수익을 얻을 수 있었으며 그 결과 생산되는 메탄올의 최소 판매가격은 0.84$/kg이다. 메탄올의 최소 판매 가격 중 가장 많은 비중을 차지하는 것은 H2의 비용(28%)이다. 앞으로 본 공정과 다양한 H2 생산 공정의 설계 및 통합을 통해 메탄올의 가격을 평가 할 계획이다. |
