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매립장 바이오가스 내 메탄가스 정제시스템
연속식 크러스레이트 하이드레이트 생산기술을 이용한 매립장 바이오가스 내 메탄가스 정제기술

기술 개요

크러스레이트 하이드레이트 연속 생산 기술은 2성분계의 혼합가스 또는 천연가스를 빠른 시간 내에 경제적으로 하이드레이트로 제조할 수 있는 기술로서, 하이드레이트 생성시간의 단축 및 가스 충진율을 증가시킬 수 있는 연속식 크러스레이트 하이드레이트 생산 시스템

본 기술은 혼합가스 하이드레이트로부터 이산화탄소만을 격리 또는 분리하여 메탄가스의 순도 및 메탄 하이드레이트의 생성 수율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 본 기술에 의해 메탄가스를 저장 및 수송이 용이한 수화물로 저장할 수 있으므로, 매립지 가스를 포함한 유기성 바이오가스의 에너지자원으로써의 활용가치를 높일 수 있을 것으로 기대

기술의 특징

기존 스크류 타입의 하이드레이트 연속식 제조 장치의 문제점을 보완하여 반응기 내 스크류 대신 Teflon Impeller를 장착한 Magnetic Driver를 설치함으로써 고속 교반을 통한 가스의 포화시간과 하이드레이트의 핵생성 시간을 단축시킨 기술

고속 교반에 의한 물과 가스의 접촉 효율 향상으로 하이드레이트 생성 속도를 증가시킨 기술

핵 생성을 위한 반응기와 성장한 하이드레이트 슬러리의 충진율을 높이기 위한 반응기로 구성된 크러스레이트 하이드레이트 연속 생산을 위한 고속 교반 반응기

Teflon Impeller의 회전속도에 따라 반응기 내 수위 자동 조절 가능

순환 냉각수조를 이용하여 반응기 온도조절이 용이하도록 구성

반응기 측면의 Sight Glass를 통해 반응기 내부 확인 가능

연속식 크러스레이트 하이드레이트 생산기술의 장점

일반적으로 사용되는 스크류 타입의 하이드레이트 연속식 제조 장치는 저속 회전방식으로 막힘 현상이 빈번할 뿐만 아니라, 슬러리 생성속도 및 가스충진율이 낮음

기존 방식에서 교반속도를 높이기 위해 스크류의 회전속도를 높일 경우 모터와 스크류의 손상이 발생하기 쉽고, 반응기내 물의 배출속도가 빨라지기 때문에 회전속도를 높여 하이드레이트 생성속도를 높이는 것이 어려움

본 기술은 이러한 문제점을 개선하여 교반효과를 극대화하여 하이드레이트의 생성속도를 향상시킬 수 있는 연속시스템으로 만들기 위해 고안된 것으로 반응기 내 스크류 대신 Teflon Impeller를 장착한 Magnetic Driver를 설치함으로써 고속 교반을 통한 가스의 포화시간과 하이드레이트의 핵생성 시간을 단축시킨 기술임

반응기 내에 고속 교반에 의해 물과 가스의 접촉 효율을 향상시킴에 따라 하이드레이트의 생성 속도가 증가할 수 있는 구조이며, 반응기내 수위는 Teflon Impeller의 회전 속도에 따라 자동으로 조절 가능

반응기 측면의 Sight Glass를 통해 반응기 내부 확인 가능

기술의 성능

기술의 성능
구분 주입 가스 농도 (%) 처리 가스 농도 (%) CO2 처리효율 (%) CH4 분리효율 (%)
CO2 CH4 CO2 CH4
Exp. Ⅰ
(24.88bar, 3℃)
46.75 53.25 4.84 95.16 94.41 96.41
Exp. Ⅱ
(24.88bar, 4℃)
48.55 51.45 4.25 95.75 95.46 96.33

※ 메탄가스 정제 : 95 vol% 메탄가스 분리
※ 황화수소(50 ppm 이하) 및 실록산(300 ppb 이하) 제거
※ 메탄가스 농축 : Exp. Ⅰ 178.7%, Exp. Ⅱ 186.1%

메탄 하이드레이트 생산 및 펠릿가공 공정 전경

하이드레이트 생산장치 (Continuous system)

펠릿 생산 장치 (Pelletizer)

펠릿타이저에 의해 압축 생산된 하이드레이트

기술 적용처

하이드레이트의 활용분야

하이드레이트의 활용분야
구분 내용
대체에너지 개발 및 에너지 저장/수송

음식물 쓰레기, 축산 분뇨, 도시형 폐기물 등으로부터 생성되는 유기성 바이오가스(혼합 가스) 분리 정제 시스템

매립지 또는 폐수처리장의 메탄가스 처리 시스템

온실가스 처리 상용화 기술

이산화탄소의 하이드레이트 고정화 시스템

온난화 지수가 큰 냉매 및 불화가스 분리 및 회수 시스템

기타 활용 분야

수용액 분리 시스템(폐수처리, 해수 담수화)

저온에서 식음료 농축 및 커피정제 시스템