| 초록 |
지금까지 천연가스를 이용한 수소 생산에 사용되는 개질기는 (스팀-메탄 개질기)→(전환반응기)→(수소PSA) 공정을 사용하고 있는데 800∼1000oC의 고온반응이므로 에너지가 많이 들고 반응생성물이 70∼75% 수소와 CO2, CH4, CO로 구성되어 있어서 이를 정제하는 분리공정의 장치비도 많이 소요되고 있다. 기존 개질기의 성능향상을 위하여 흡착분리와 반응이 결합한 흡착반응 개질기는 반응 생성물인 이산화탄소를 반응과 동시에 제거함으로써 반응온도를 400∼500oC로 떨어뜨려 에너지를 절감하고 반응기에서 생산되는 수소의 농도도 95% 이상으로 되게하여 수소정제설비도 간단화 할 수 있다.본 연구에서는 고온용 CO2 흡착제로서 20 wt % K2CO3가 함침된 hydrotalcite와 ICI사의 스팀-메탄 개질반응용 촉매 (Ni/Al2O3)가 동시에 충진된 흡착개질 반응기의 특성을 실험하였다. 460℃, 4.69 atm에서 반응물을 H2O/CH4=3으로 공급하면서 촉매반응만을 시켰을 때에 얻어지는 생성물의 조성은 41 % H2, 49 % CH4, 10 % CO2, 0.35 % CO이었다. 이에 비해서 촉매와 흡착제를 1:1로 충전한 흡착반응개질 실험에서의 반응 생성물은 CO/CO2 농도가 0.1% 이하로 유지되는 범위에서 H2의 최대 농도가 84.8%를 나타내었고, 부생성물인 CO2가 파과되기 전까지 얻어진 H2 수율은 67.1 %로서 촉매반응만 있는 경우의 수소농도보다 2배 이상 증가하였고, 수율도 약 1.7배 정도 증가하였다. |
