이산화탄소 분위기에서 K2CO3, Na2CO3, CaCO3및 Dolomite가 첨가된 저급탄의 가스화에 대한 반응특성연구

Abstract

열중량분석기를 이용하여 이산화탄소 분위기에서 알칼리계 염류가 에코(Eco)탄의 가스화 반응에 미치는 영향을 알아보았다. <TEX>$750{\sim}900^{\circ}C$</TEX>에서 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 백운석(Dolomite) 7 wt%의 알칼리염을 첨가한 것과 원탄을 이용하여 실험을 진행하였다. <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>에서의 가스화 결과, 이산화탄소의 농도가 증가할수록 반응속도가 증가하는 경향을 관찰하였다. 그러나 70% 이상의 농도에서는 반응속도의 증가량이 크게 증가하지 않음을 관찰하였다. 가스화 반응속도는 7 wt% 탄산나트륨 > 7 wt% 탄산칼륨 > 원탄> 7 wt% 백운석 > 7 wt% 탄산칼슘 순으로 나타났다. <TEX>$700^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$800^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$850^{\circ}C$</TEX> 그리고 <TEX>$900^{\circ}C$</TEX>의 등온, 상압조건에서 가스화 실험 결과, 온도가 증가할수록 반응속도가 증가함을 관찰하였다. 차(char)-이산화탄소 가스화 반응의 기-고체 모델은 volumetric reaction model (VRM)이 탄소 전환율 거동을 가장 잘 묘사했다. 이를 이용하여 얻은 탄산나트륨의 활성화 에너지는 83 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다. We have investigated the effects of various additives on Eco coal gasification under <TEX>$CO_2$</TEX> atmosphere. The temperature ranges from <TEX>$750{\sim}900^{\circ}C$</TEX> and the gasification experimental was carried out with Eco coal adding 7 wt% <TEX>$K_2CO_3$</TEX>, <TEX>$Na_2CO_3$</TEX>, <TEX>$CaCO_3$</TEX>, Dolomite, and non-additive under <TEX>$N_2$</TEX> and <TEX>$CO_2$</TEX> gas mixture. At <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>, we observed that the reaction rate increased when the concentration of <TEX>$CO_2$</TEX> increased. However, we also observed that the increment of reaction rate was small at more than 70% of the concentration of <TEX>$CO_2$</TEX>. The additives activity was ranked as 7 wt% <TEX>$Na_2CO_3$</TEX> > 7 wt% <TEX>$K_2CO_3$</TEX> > non-additive > 7 wt% Dolomite > 7 wt% <TEX>$CaCO_3$</TEX> at <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>. At the temperatures of <TEX>$750^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$800^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>, and <TEX>$900^{\circ}C$</TEX>, when the temperature increased, the gasification rate increased. The gasification was suitably described by the volumetric reaction model. Using volumetric reaction model, the activation energy of Eco coal including 7 wt% <TEX>$Na_2CO_3$</TEX> gasification was 83 kJ/mol, which was the lowest value among all the alkaline additives.