| 초록 |
최근 석유자원의 유한성과 지리적 편재 등의 에너지 수급의 불안정성으로 인하여 대체에너지개발에 대한 관심이 나날이 높아지고 있다. 석유의 대체자원으로 석탄을 청정하게 이용하는 청정석탄이용기술(CCT, Clean Coal Technology)의 일환인 석탄가스화 복합발전시스템(IGCC, Integrated coal Gasification Combined Cycle)의 개발이 미국, 일본, 유럽 등의 선진을 중심으로 활발히 진행되고 있으며 인접국가인 중국에서도 상용급 plant를 건설하고 있다. IGCC공정은 석탄을 연료가스로 전환시키는 가스화공정과 연료가스 정제공정, 발전공정으로 나뉘어져 있는데, 연료가스 정제공정에 포함되어 있는 탈황공정은 고형 흡수제로 황을 제거하는 탈황공정과 흡수한 황을 회수하는 황 회수공정으로 세부 단위공정으로 구성되어 있다. 탈황공정에서는 H2S, COS와 같은 황 화합물을 금속산화물 탈황제에 선택적으로 흡수시켜 연료가스로부터 제거한 후 탈황제를 산화재생 시키는 과정에서 SO2의 형태로 전환시킨다. 황 회수공정에서는 환원성 가스분위기에서 촉매를 이용하여 탈황공정에서 전환된 SO2를 환원시켜 원소 황의 형태로 회수하는 공정이다. SO2를 원소황으로 환원시키기 위해 사용하는 환원제로는 CO, H2, CH4, C 등이 있다. 이들 환원제에 의해서 SO2의 환원은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.이들 환원제 중에서 CO와 H2는 환원제로서의 반응성이 우수할 뿐만 아니라 석탄가스화 공정에서 생산되는 연료가스의 주 성분으로서 SO2를 원소 황으로 전환시키기 위한 황회수공정에 사용할 경우 부과적인 비용절감 효과도 있다[1]. SO2의 환원에 의한 원소 황으로 전환공정에 사용되는 촉매로는 담체에 전이금속을 담지시킨 촉매나 perovskite-type이나 fluorite-type의 복합산화물들이 많이 연구되고 있다. perovskite oxides은 반응조건하에서는 불안정하며 metal sulfide와 oxysulfide으로 분해되는 단점이 있다고 보고되어지고 있다[2, 3]. 본 연구에서는 전이금속(구리)을 알루미나에 담지시킨 Cu/ -Al2O3촉매를 제조하고 고정층 촉매반응기에서 CO에 의한 SO2 환원반응 특성을 조사하였다. 여러 가지 반응변수들을 다양하게 변화시켜 SO2 전환율을 높이고 COS의 배출량을 최소화시킬 수 있는 최적반응조건을 조사하고자 하였다. |
