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고온 건식 합성가스 세정공정의 최근 발전

전문가 제언: ○ 석탄 가스화나 천연가스 또는 석유유도 연료의 개질로 얻는 합성가스는 여러 종류의 불순물을 함유하고 있다. 이들은 이후 공정의 촉매 등의 보호를 위해 제거되어야 한다. 예를 들면 합성가스 중 다량의 일산화탄소를 수증기와 함께 유용한 수소로 전환시키는 “수증기-가스 전환 반응”의 촉매는 황화물이 있으면 쉽게 활성을 잃는다.

○ 현재의 가스 세정공정은 보통 습식 수용성 흡수제를 사용하여 황화물을 비롯한 불순물을 흡수 제거한다. 이 때 가스 중 부유하는 미세먼지(Fine particles)도 함께 제거된다. 여기에는 모노-에탄올아민으로 대표되는 화학적 흡수제와 메탄올 등의 물리적 흡수제가 있는데 각각 장단점을 가지고 있다. 이들은 완성된 기술로 많이 사용하고 있으나 이 때 고온의 가스를 상온으로 냉각해야 하고 그 후 다음 공정을 위해 다시 가열해야 하기 때문에 열 경제적으로 매우 비효율적이다.

○ 본문은 이에 대한 대안으로 현재 개발 중인 건식고온 가스 세정기술을 설명하였다. 건식 세정은 액체흡수제 대신 고체(입자)흡착제를 사용하기 때문에 가스를 냉각시킬 필요가 없다. 아울러 가스 중에 부유하는 흡착제와 미세 고체먼지는 필터로 제거한다. 필터에 부착하는 케이크는 무펄스 필터 청정작업으로 제거하여 재래식 필터 청정작업이 필터에 주는 스트레스는 피할 수 있다고 한다. 따라서 열 경제적 비효율성을 개선할 수 있다는 주장이다.

○ 여기서 한 가지 문제는 합성가스 중 다량 함유되어 있는 이산화탄소의 제거이다. 생산된 가스를 전력 생산에 사용할 경우 이 CO2 제거는 불필요할 수 있다. 실제로 발전용 가스 제조의 산화제로는 공기도 가능하다. 공기 중 질소에 의해 매우 희석된 가스도 발전에는 충분한 열-밀도를 제공한다. 그러나 암모니아 등의 합성용 가스는 그렇지 않다. 위에서 습식 세정에는 CO2가 함께 제거되지만 본문이 설명하는 건식고온 가스 세정공정은 이 기능이 없다. 백운석 등 탄산염을 유동층 가스화기에 투입하여 발생 초기부터 CO2를 제거하는 공정이 연구되고 있으나 아직 성공했다는 정보는 없다.

저자: Sharma, S.D., Dolan, M., Ilyushechkin, A.Y., McLennan, K.G., Nguyen, T., Chase, D.
자료유형: 학술정보