KR20100022700A - Formation process of sf6 gas hydrate using generating promoter - Google Patents

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이만식
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Abstract

PURPOSE: A method for forming sulfur hexafluoride gas hydrate using a forming promoter is provided to form the SF6 hydrate with high efficiency and high concentration without a promotion of temperature and pressure falling using an anionic surfactant as a promoter. CONSTITUTION: A method for forming of SF6 hydrate includes a step of forming the SF6 hydrate using a formation principle of gas hydrate. An aqueous solution in which the anionic surfactant is added contacts with the SF6 in the step of forming the SF6 among a separation and retrieving process of SF6. A concentration of the added anionic surfactant is 0.01 ~ 5 wt%. The anionic surfactant is sodium dodecyl sulfate or a linear alkyl benzene sulfonate.

Description

형성촉진제를 이용한 육불화황의 가스하이드레이트 형성방법{Formation process of SF6 gas hydrate using generating promoter}Formation process of SF6 gas hydrate using generating promoter

본 발명은 음이온계면활성제를 하이드레이트 형성 촉진제로 이용한 SF6의 가스하이드레이트의 형성 방법에 관한 것으로, 이것은 가스하이드레이트 생성 원리를 이용하여 SF6를 분리, 회수하는 기술분야에서 이용될 수 있는 것이다. The present invention relates to a method for forming a gas hydrate of SF 6 using an anionic surfactant as a hydrate formation accelerator, which can be used in the technical field for separating and recovering SF 6 using the gas hydrate generation principle.

SF6는 불소(F)와 유황(S)으로 이루어진 화합물질로서 ‘육불화황’이라고도 한다. SF6는 1900년 처음 발견된 이후 1937년 절연성이 탁월한 것이 알려져 이후 지금까지 전기 절연물로 광범위하게 사용되고 있다. SF6는 보통상태에서 불활성, 무취, 무독성 가스이고 500℃까지 분해되지 않는다. 또한 절연성은 공기보다 약 2.5배 높고 3기압에서는 절연유와 같은 절연력을 갖는다. SF6는 공기보다 무겁지만 절연유의 1/140에 불과해 전력기기의 소형·경량화에 큰 이점이 있다. 이 SF6(sulfur hexafluoride)는 뛰어난 단열 및 아크방지능력(arc-extinguishing property)으로 인해, 전력용 변압기의 절연가스와 반도체·액정용 플라즈마 CVD로의 클리닝 가 스(cleaning gas), 주물공장의 커버링 가스(covering gas) 등으로 사용되고 있다. 특히 우리나라의 경우는 반도체·액정용 플라즈마 등이 전기전자 산업의 핵심위치를 점하고 있기 때문에, 이의 제조과정에서 필수적으로 필요한 SF6의 사용량이 다른 나라에 비해 절대적으로 많은 상황이다. SF 6 is a compound consisting of fluorine (F) and sulfur (S), also referred to as sulfur hexafluoride. SF 6 has been known for its excellent insulation since its discovery in 1900 and has been used extensively as an electrical insulator since. SF 6 is an inert, odorless, non-toxic gas under normal conditions and does not decompose up to 500 ° C. Insulation is about 2.5 times higher than that of air, and at 3 atmospheres, it has the same dielectric strength. SF 6 is heavier than air, but it is only 1/140 of insulating oil, which is a big advantage in miniaturization and lightening of power equipment. Sulfur hexafluoride (SF 6 ) has excellent insulation and arc-extinguishing properties, so it can be used as insulating gas for power transformers, cleaning gas for semiconductor and liquid crystal plasma CVD, and covering gas for foundries. (covering gas). In particular, in Korea, since semiconductors and liquid crystal plasmas occupy a core position in the electrical and electronics industry, the amount of SF 6 necessary for the manufacturing process is absolutely higher than in other countries.

그런데 SF6는 지구온난화지수가 높고 그 수명이 매우 길어 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCS), 과불화탄소(PFCS)와 함께 6대 지구온난화가스로 지정되어 있는 대표적인 환경오염물질이기도 하다. 특히 SF6는 6대 지구온난화가스 가운데서도 지구온난화 영향력이 가장 높은 물질로, 대표적인 지구온난화가스인 이산화탄소보다 지구온난화지수가 2만3900배나 높아 가장 심각한 환경오염물질로 지목받고 있다.However, SF 6 has a high global warming index and a very long life, and together with carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O), hydrogen fluorocarbon (HFC S ) and perfluorocarbon (PFC S ) It is also a representative environmental pollutant that is designated as one of the six global warming gases. In particular, SF 6 has the highest global warming influence among the six global warming gases, and is considered to be the most serious environmental pollutant because the global warming index is 23,400 times higher than carbon dioxide, a representative global warming gas.

또한 2007년 12월 15일의 제13차 유엔기후변화협약 당사국 총회에서 채택된 기후 협약에 따라 2013년 이후에는 선진국, 개발도상국을 가릴 것 없이 모든 국가가 온실가스 감축 대상국에 포함되었다. 따라서 우리나라도 2013년 의무 감축국에 편입될 것이어서 구체적인 온실가스 저감 노력에 나서야 하는 처지에 있게 되었고, 따라서 심각한 온실가스 효과를 야기하는 SF6의 분리, 회수에 대해 경제적이고 효율적인 새로운 대안을 시급히 찾아야할 상황에 있는 것이다.In addition, all countries were included as targets for greenhouse gas reduction after 2013, according to the climate agreement adopted by the 13th UN Climate Change Conference on 15 December 2007. Therefore, Korea will be included in the mandatory reduction country in 2013, and it is in a position to make concrete greenhouse gas reduction efforts. Therefore, it is urgent to find an economical and efficient new alternative to the separation and recovery of SF 6 which causes serious greenhouse gas effects. It is in the situation.

현재 SF6 뿐 아니라 일반적인 모든 종류의 가스를 분리 및 회수하는 방법으 로 주로 저온증류법, 고체흡착제를 이용한 흡착법, 액체 흡수용액을 사용한 흡수법 등이 이용되고 있으나, 이러한 공정들은 막대한 에너지 비용이 소모되는 단점이 있다. 따라서 다성분 혼합가스로부터 특정성분을 분리하는 공정에 있어 저에너지 소모형 공정의 출현에 대한 연구가 지속 되고 있다. 예를 들면 미국특허 제 5,700,311호에는 가스하이드레이트를 이용하여 다성분 혼합가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 공정이 개시되어 있다. 그러나 이 공정은 그 느린 반응 속도, 낮은 반응량, 높은 하이드레이트 생성 압력 조건 등의 문제가 있어 이의 실용화를 위한 문제점이 지적되고 있는 실정이다. 또한, 대한민국 특허 10-0347092에는 압력 강하의 촉진효과를 가진 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 등의 물질을 첨가해 가스 하이드레이트의 형성을 촉진하는 기술이 개시되어 있다. Currently, low temperature distillation, adsorption using a solid adsorbent, and absorption using a liquid absorbing solution are mainly used as a method of separating and recovering all kinds of gases as well as SF 6 , but these processes require enormous energy costs. There are disadvantages. Therefore, research on the emergence of a low energy consumption process in the process of separating specific components from multi-component mixed gas continues. For example, US Pat. No. 5,700,311 discloses a process for selectively separating carbon dioxide from a multicomponent mixed gas using gas hydrates. However, this process has problems such as slow reaction rate, low reaction amount, high hydrate production pressure condition, and the situation for practical use thereof has been pointed out. In addition, Korean Patent No. 10-0347092 discloses a technique for promoting the formation of a gas hydrate by adding a substance such as tetrahydrofuran (THF) having an effect of promoting pressure drop.

반면 SF6의 하이드레이트의 형성원리를 적용한 SF6의 분리 및 회수방법에서 SF6의 하이드레이트의 형성은 다른 기체에 비해 압력과 온도 조건(276.5K 일 때, 0.2MPa)이 낮기 때문에 압력 강하의 촉진 없이도 평이한 형성 조건에서 생성시킬 수 있는 이점이 있다. 그러나 SF6의 하이드레이트의 형성은 긴 반응 시간과 낮은 생성량으로 인해 그 분리, 회수의 실용화에 한계가 있는 문제점이 있다. On the other hand the separation and recovery of SF 6 method applying the principles of the formation of SF 6 hydrate form of the SF 6 hydrate is pressure and temperature conditions than the other gas (when one 276.5K, 0.2MPa) without promoting the pressure drop due to the low There is an advantage that can be produced in plain forming conditions. However, the formation of the hydrate of SF 6 has a problem in that the separation, recovery of the practical use is limited due to the long reaction time and low production amount.

본 발명의 목적은 상기에 지적된 문제점을 해결하기 위해, 음이온계면활성제 를 촉진제(promoter)로 사용하여 고효율, 고농도의 SF6 하이드레이트 형성 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a high efficiency, high concentration SF 6 hydrate formation method using an anionic surfactant as a promoter to solve the above-mentioned problems.

본 발명의 또 다른 목적은 고효율, 고농도의 SF6 하이드레이트 형성이 이루어지는 온도와 압력, 그리고 촉진제(promoter)로서의 음이온계면활성제의 종류 및 농도를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide the temperature and pressure at which high efficiency, high concentration of SF 6 hydrate is formed, and the type and concentration of anionic surfactant as a promoter.

상기에 제시한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object,

가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 SF6의 분리 및 회수 공정 중 SF6 하이드레이트의 형성 단계에 있어서, 음이온계면활성제가 첨가된 수용액과 SF6를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 SF6 하이드레이트의 형성 방법을 제공한다.In the step of forming SF 6 hydrate in the process of separating and recovering SF 6 using the formation principle of gas hydrate, there is provided a method of forming SF 6 hydrate, characterized in that the aqueous solution to which an anionic surfactant is added is contacted with SF 6 . .

상기의 음이온계면활성제의 농도는 0.01 ~ 5 wt%로 하여 첨가하는 것이 바람직하다. It is preferable to add the anionic surfactant as 0.01-5 wt%.

상기의 음이온계면활성제는 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 또는 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)인 것이 바람직하다. The anionic surfactant is preferably sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) or linear alkyl benzenesulfonate (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich).

상기와 같이 구성된 본 발명은 음이온계면활성제를 0.01 내지 5wt%를 포함하는 수용액을 이용하여 SF6 하이드레이트를 생성함으로써, 순수한 물(pure water)에서 SF6 하이드레이트를 형성하는 것에 비해 SF6 하이드레이트의 형성에 있어 온도 및 압력 강하의 촉진 없이도 짧은 반응시간 내에 높은 하이드레이트 형성량과 더불어 효율적인 개스 소비(gas consumption)을 도출할 수 있다. 이는 곧 SF6 하이드레이트 내에 보다 다량의 SF6를 포획할 수 있는 효과를 도출할 수 있음을 나타낸다. 결과적으로 본 발명에 따른 SF6 하이드레이트의 형성 공정은 심각한 지구온난화 물질인 SF6 가스의 경제적이고 실용적인 분리 및 회수방법의 실행을 가능하게 한다.To the formation of SF 6 hydrate compared to form a SF 6 hydrate in the present invention by creating a SF 6 hydrate by using an aqueous solution containing from 0.01 to 5wt% of an anionic surface active agent, pure water (pure water) is configured as described above, This allows for efficient gas consumption with high hydrate formation in a short reaction time without promoting temperature and pressure drop. This indicates that the effect of capturing a larger amount of SF 6 in SF 6 hydrate can be derived. As a result, the process for forming SF 6 hydrate according to the present invention makes it possible to implement an economical and practical method for separating and recovering SF 6 gas, which is a serious global warming material.

이하 본 발명의 구성과 실시예에 대해 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the configuration and the embodiment of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

본 발명은 가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 SF6의 분리 및 회수 공정 중 SF6 하이드레이트의 형성 단계에 있어서, 음이온계면활성제가 첨가된 수용액과 SF6를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 SF6 하이드레이트의 형성 방법을 제공한다.The present invention method for forming a SF 6 hydrate, comprising a step in the forming of SF 6 hydrate of the separation and recovery process of the SF 6 with the forming principles of the gas hydrate, contacting the anionic surface active agent is an aqueous solution of the SF 6 added To provide.

상기의 가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 SF6의 분리 및 회수 공정이 란 기존의 일반적인 고에너지 소모형 SF6의 분리 및 회수 방법에 대한 대안으로 본 발명자의 출원인 대한민국 특허출원 10-2007-111597에서 제안된 것으로 온도와 압력을 조절하면서 SF6를 가스하이드레이트 형태로 고밀도 농축 후 이를 분해해서 회수하는 방법을 말한다. 이 방법의 실현을 위해 대한민국 특허출원 10-2006-0117063호의 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치를 이용한다. 그 개략적 장치도는 도 1에 제시되어 있다. Separation and recovery process of SF 6 using the gas hydrate formation principle is proposed in Korean Patent Application No. 10-2007-111597 of the present inventors as an alternative to the conventional method for separating and recovering high energy consumption SF 6 . It refers to a method of high-density concentration of SF6 in the form of gas hydrate while controlling temperature and pressure. In order to realize this method, a gas hydrate generation and decomposition apparatus of Korean Patent Application No. 10-2006-0117063 is used. A schematic device diagram is shown in FIG. 1.

통상, 가스하이드레이트는 고압과 저온의 조건에서 물분자간의 수소결합으로 형성되는 3차원의 격자구조에 동공(Cavity)이라는 공간이 생기고, 이 동공에 가스가 물리적으로 포획되어 생성된다. 가장 일반적으로 알려진 가스 하이드레이트 중의 하나는 메탄 하이드레이트인데, 메탄을 물과 반응시켜 하이드레이트로 만드는 경우 통상 4℃에서 20기압 정도의 높은 기압이 요구된다. 그러나, 본 발명에서 분리하고자 하는 SF6의 경우는 상온인 경우에도 3.5기압 정도의 비교적 쉬운 조건으로 결정화가 진행된다. 따라서 저에너지형 SF6의 분리 및 회수 방법으로 가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 분리 및 회수 공정은 매우 경제적이고 적절한 것이다. Normally, gas hydrates have a space called cavity in a three-dimensional lattice structure formed by hydrogen bonds between water molecules under high pressure and low temperature conditions, and gas is physically trapped in the pores. One of the most commonly known gas hydrates is methane hydrate. When methane is reacted with water to form a hydrate, a high atmospheric pressure of about 20 atm is usually required at 4 ° C. However, in the case of SF 6 to be separated in the present invention, even at room temperature, crystallization proceeds under relatively easy conditions of about 3.5 atmospheres. Therefore, the separation and recovery process using the gas hydrate formation principle as a method of separation and recovery of low energy type SF 6 is very economical and appropriate.

가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 SF6의 분리 및 회수 공정은 1)SF6 하이드레이트의 형성단계와 2)그 분해 단계로 나누어지는데, 본 발명은 전자인 가스하이드레이트의 형성단계에 관한 것이다. The separation and recovery of SF 6 using the gas hydrate formation principle is divided into 1) the formation of SF 6 hydrate and 2) the decomposition step. The present invention relates to the formation of a gas hydrate, which is an electron.

일반적인 방법인 SF6의 하이드레이트의 형성 압력, 온도 조건 하에서 순수한 물과 SF6를 접촉시켜서 SF6 하이드레이트를 형성하면, 도 2와 도 3에도 나타난 것과 같이 그 반응시간이 너무 길고, 또한 반응시간을 장기간으로 하더라도 그 형성량이 미량인 문제가 있어 가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 SF6의 분리 및 회수 공정은 그 경제적 효용이 매우 높은데도 불구하고 상용화가 어려운 실정에 있다. 따라서 이의 개선을 위해 본 발명에서는 음이온 계면활성제를 SF6 하이드레이트 형성의 촉진제(promoter)로 첨가하여 획기적인 형성속도의 향상과 형성량의 증가를 실현했다. It is brought into contact with the pure water and SF 6 under the formation pressure and temperature conditions of the hydrate of the general method of SF 6 SF 6 When forming a hydrate, 2 and the separation and recovery process of Figure that the reaction time is too long, as shown in the third addition SF using the forming principles of the gas hydrate there is a very small amount of matter amount that formed even if the reaction time for a long period of time 6 Although the economic utility is very high, it is difficult to commercialize. Therefore, in order to improve this, in the present invention, an anionic surfactant was added as a promoter of SF 6 hydrate formation to realize a breakthrough formation speed and an increase in the amount of formation.

이때 음이온계면활성제는 수용액 중에서 이온 해리하여 음이온 부분이 계면활성을 나타내는 활성제이다. 음이온 계면활성제의 친수기로 가장 중요하며, 많은 제품에 존재하는 것은 카르복시산, 황산에스테르, 설폰산의 3종류가 있다. 본 발명의 가스하이드레이트 형성촉진제로써 음이온계면활성제의 광범위한 종류를 사용가능한데, 바람직하게는 내경수성, 내가수분해성, 내염석성 등의 안정성이 가장 우수한 설폰산염계의 음이온계면활성제를 사용할 수 있다. 설폰산염계의 음이온계면활성제는 알킬설폰산염, 알킬벤젠 및 알킬아미노산염, 알킬나프탈렌 설폰산염, 설포호박산염 등 일반적인 설폰산염계를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 또는 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)를 사용할 수 있다. At this time, the anionic surfactant is an activator in which the anion part exhibits surface activity by ion dissociation in an aqueous solution. It is the most important hydrophilic group of anionic surfactant, and there are three kinds of carboxylic acid, sulfate ester, and sulfonic acid present in many products. As the gas hydrate formation accelerator of the present invention, a wide range of anionic surfactants can be used. Preferably, sulfonate-based anionic surfactants having excellent stability such as hard water resistance, hydrolysis resistance, and salt resistance can be used. As the sulfonate-based anionic surfactant, a general sulfonate salt such as alkyl sulfonate, alkylbenzene and alkylamino acid salt, alkylnaphthalene sulfonate salt, sulfo pumpkin salt and the like can be used. More preferably sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) or linear alkylbenzenesulfonate (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) can be used.

상기의 음이온계면활성제는 순수한 물에 첨가되어 그 수용액이 제조되는데, 0.01~5wt%의 농도 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.01~0.5wt%의 농도범위로 첨가 할수 있다. 농도가 0.01wt% 미만일 경우에는 그 첨가량이 너무 적어 형성속도 향상 등의 효과를 충분히 발현시키지 못하고, 농도가 5wt%를 초과하게 되면, 과량의 계면활성제는 물분자의 3차원의 격자구조의 동공(Cavity)에 자신이 포획되어 오히려 SF6 하이드레이트 형성에 저해를 가져올 수 있다. 물론 본 발명의 본질은 계면활성제의 첨가 그 자체에 있으므로 0.01wt% 미만이나, 5wt%를 초과하는 계면활성제의 투입도 발명의 실시를 불가능하게 하는 것은 아니다.The anionic surfactant is added to pure water to prepare an aqueous solution, it is preferable to add in a concentration range of 0.01 ~ 5wt%. More preferably, it can be added in a concentration range of 0.01 ~ 0.5wt%. If the concentration is less than 0.01wt%, the addition amount is too small to sufficiently express the effect of improving the formation rate, and if the concentration is more than 5wt%, the excess surfactant causes the pupil of the three-dimensional lattice structure of the water molecule ( Cavity itself can be trapped rather than inhibit the formation of SF 6 hydrate. Of course, since the essence of the present invention is in the addition of the surfactant itself, the addition of a surfactant of less than 0.01wt%, but more than 5wt% does not render the practice of the invention impossible.

음이온계면활성제가 첨가된 수용액과 SF6를 접촉시키는 것은 기/액 접촉을 통한 하이드레이트의 형성을 위한 것이고, 일정한 압력, 온도 조건 하의 용기내에서 이루어지며, 활발한 접촉을 위해 교반을 동반할 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면 도 1의 하이드레이트 반응기(8)에서 음이온계면활성제가 첨가된 수용액과 SF6를 접촉시킨다.Contacting SF 6 with an aqueous solution to which an anionic surfactant has been added is for formation of a hydrate through gas / liquid contact, which is made in a vessel under constant pressure and temperature conditions, and may be accompanied by stirring for active contact. According to a preferred embodiment, SF 6 is contacted with an aqueous solution to which an anionic surfactant is added in the hydrate reactor 8 of FIG. 1.

본 발명은 다음의 실시예와 실험예로 보다 잘 이해될 수 있는데, 이러한 실시예와 실험예에 의하여 본 발명이 제한되는 것이 아님은 당업자의 입장에서 자명하다.The present invention can be better understood by the following examples and experimental examples, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited by these examples and experimental examples.

[ 비교예 1] 순수한 물(pure water)에 대한 SF6 하이드레이트 생성 [Comparative Example 1] generated SF 6 hydrate for the pure water (pure water)

본 발명에 사용된 반응기에 100ml의 순수한 물(pure water)를 주입하고 SF6 기체를 용기 내부에 충진하고 방출하는 프래싱(freshing) 과정을 3회 이상 반복 후, 하이드레이트 형성 조건으로 0.38 ~ 0.78MPa 범위의 압력과, 수용액의 온도는 275.2 ~ 276.2K로 조건을 설정하였다.Inject 100 ml of pure water into the reactor used in the present invention and repeat the flushing process of filling and releasing SF 6 gas into the container three times or more, and then 0.38 to 0.78 MPa under hydrate formation conditions. The pressure in the range and the temperature of the aqueous solution were set to 275.2 ~ 276.2K conditions.

[ 실시예 1] SDS를 포함하는 SF6 하이드레이트 촉진 수용액의 제조 [Example 1] Preparation of SF 6 hydrate promote aqueous solution containing SDS

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka)을 포함하는 수용액을 농도에 따라 제조하고 충분히 혼합하여 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka)가 물에 완전히 녹도록 하여 주입하였다.In the same manner as in Comparative Example 1, but an aqueous solution containing sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) was prepared according to the concentration and thoroughly mixed with sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) Was injected to dissolve completely in water.

[ 실시예 2] LABS를 포함하는 SF6 하이드레이트 촉진 수용액의 제조 [Example 2] Preparation of SF 6 hydrate aqueous solution containing facilitate LABS

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)를 포함하는 수용액을 농도에 따라 제조하고 충분히 혼합하여 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)가 물에 완전히 녹도록 하여 주입하였다.  In the same manner as in Comparative Example 1, an aqueous solution containing linear alkyl benzenesulfonate (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) was prepared according to the concentration and thoroughly mixed with a linear alkyl benzene sulfonate (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) was injected to completely dissolve in water.

[ 실험예 1] SDS를 포함하는 SF6 하이드레이트 생성 Experimental Example 1 produced SF 6 hydrate containing SDS

상기 실험에서는 비교예 1 및 실시예 1에서 제조된 소듐도데실술페이 트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 수용액의 SF6 하이드레이트 형성 효율을 측정하였다. 660ml의 반응기에 100ml의 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 수용액을 주입하고 SF6 기체를 용기 내부에 충진하고 방출하는 freshing과정을 3회 이상 반복 후, 하이드레이트 형성 조건으로 0.78MPa, 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 수용액을 포함하는 수용액의 온도는 276.2K로 조건을 설정하고 시간에 따른 SF6 하이드레이트 형성 속도를 분석하였다.In the above experiment, SF 6 hydrate formation efficiency of the sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) aqueous solution prepared in Comparative Example 1 and Example 1 was measured. Inject 100 ml of sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) aqueous solution into the 660 ml reactor, and repeat the freshing process of filling and releasing SF 6 gas into the vessel three times or more, followed by 0.78 MPa, The temperature of the aqueous solution containing sodium dodecyl sulphate (SDS, Fluka) aqueous solution was set to 276.2K and analyzed the SF 6 hydrate formation rate over time.

[ 실험예 2] LABS를 포함하는 SF6 하이드레이트 생성 [Example 2] generated SF 6 hydrate containing LABS

상기 실험에서는 비교예 1 및 실시예 2에서 제조된 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) 수용액의 SF6 하이드레이트 형성 효율을 측정하였다. 660ml의 반응기에 100ml의 LABS 수용액을 주입하고 SF6 기체를 용기 내부에 충진하고 방출하는 freshing과정을 3회 이상 반복 후, 하이드레이트 형성 조건으로 0.78MPa, LABS를 포함하는 수용액의 온도는 276.2K로 조건을 설정하고 시간에 따른 SF6 하이드레이트 형성 속도를 분석하였다.In the experiment, SF 6 hydrate formation efficiency of the linear alkylbenzenesulfonate (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) aqueous solution prepared in Comparative Example 1 and Example 2 was measured. After injecting 100 ml of LABS aqueous solution into 660 ml reactor and repeating the freshing process of filling and releasing SF 6 gas into the vessel three times or more, the temperature of the aqueous solution containing 0.78 MPa and LABS was hydrate forming condition at 276.2 K. Was set and the rate of SF 6 hydrate formation over time was analyzed.

도 1은 본 발명에 사용된 가스하이드레이트 생성 및 분해장치의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이며, 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of a gas hydrate generation and decomposition apparatus used in the present invention,

도 2는 순수한 물에 대한 SF6 하이드레이트 형성과 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 농도에 따른 SF6 하이드레이트 형성을 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the SF 6 hydrate formation according to the SF 6 hydrate form and the sodium dodecyl sulphate concentration silsul (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka ) for pure water.

또한 도 3은 순수한 물에 대한 SF6 하이드레이트 형성과 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) 농도에 따른 SF6 하이드레이트 형성을 나타낸 그래프이다.In addition, Figure 3 is showing a SF 6 hydrate formation according to the SF 6 hydrate formation and linear alkyl benzene sulfonate levels (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich) for the purified water graph.

도 2 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 순수한 물(pure water)에서 SF6 하이드레이트 형성시에는 시간의 경과가 진행되어도 SF6의 소비량 즉 SF6 하이드레이트의 생성량은 0.02몰 이하로 그 형성속도가 매우 느리다. 그러나 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka)와 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)와 같은 음이온계면활성제를 촉진제(promoter)로 첨가하였을 때는 농도에 따른 차이는 있지만 시간의 경과에 따른 SF6의 소비량 즉 SF6 하이드레이트의 생성량은 비례적으로 늘어간다. 즉 본 발명에 따른 실험을 통해 고효율, 고농도의 SF6 하이드레이트 형성이 이루어지는 것을 알 수 있었다.As can be seen in Figures 2 and 3, when forming SF 6 hydrate in pure water of Comparative Example 1, the consumption of SF6, that is, the amount of SF 6 hydrate produced is 0.02 mol or less even if time passes. Formation rate is very slow. However, when anionic surfactants such as Sodium Dodecyl Sulfate (SDS, Fluka) and Linear Alkyl Benzene Sulfonate (LABS, Aldrich) were added as promoters, the concentration was different. Over time, the consumption of SF6, that is, the production of SF6 hydrate, increases proportionally. That is, the experiment according to the present invention was found to be a high-efficiency, high concentration of SF 6 hydrate formation.

도 1은 본 발명에서 사용된 가스 하이드레이트 키네틱(kinetic) 장치도. 1 is a gas hydrate kinetic device diagram used in the present invention.

도 2는 본 발명에 적용된 SF6 하이드레이트 실험에서 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka) 첨가 농도에 따른 SF6 하이드레이트 키네틱(kinetic) 실험 결과를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the results of SF 6 hydrate kinetic experiments according to sodium dodecyl sulfate (SDS, Fluka) addition concentration in SF 6 hydrate experiments applied to the present invention.

도 3은 가스 하이드레이트 촉진제(promoter)로 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)를 사용하여 첨가 농도에 따른 SF6 하이드레이트 키네틱(kinetic) 실험 결과를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the results of SF 6 hydrate kinetic experiments according to the concentration of addition using a linear alkylbenzenesulfonate (LABS, Aldrich) as a gas hydrate promoter (promoter).

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 가스 공급 장치1: gas supply

2: 레귤레이터2: regulator

3: 컨트롤 밸브3: control valve

4: 컨트롤 밸브4: control valve

5: 서플라이 배슬5: supply bass

6: 미세유량 조절 밸브6: micro flow control valve

7: 액츄에이터7: Actuator

8: 하이드레이트 반응기8: hydrate reactor

9: 하이드레이트 배출밸브9: hydrate outlet valve

10: 배출밸브10: discharge valve

11: 배출밸브11: discharge valve

12: 안전변12: safety valve

13: 온도 센서13: temperature sensor

14: 배출 밸브14: discharge valve

15: 외부 압력계15: external pressure gauge

Claims (4)

가스하이드레이트의 형성 원리를 이용한 SF6의 분리 및 회수 공정 중 SF6 하이드레이트의 형성 단계에 있어서, In the formation steps of SF 6 hydrate of the separation and recovery process of the SF 6 with the principles of the gas hydrate formation, 음이온계면활성제가 첨가된 수용액과 SF6를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 SF6 하이드레이트의 형성 방법.A method for forming SF 6 hydrate, comprising contacting SF 6 with an aqueous solution to which an anionic surfactant has been added. 청구항 1에 있어서, 음이온계면활성제의 농도는 0.01 ~ 5 wt%로 하여 첨가하는 것을 특징으로 하는 SF6 가스하이드레이트의 형성 방법.The method according to claim 1, negative ion concentration of the surface active agent is 0.01 to forming method of the SF 6 gas hydrate which comprises adding to a 5 wt%. 청구항 1에 있어서, 음이온계면활성제는 소듐도데실술페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka)인 것을 특징으로 하는 SF6 가스하이드레이트의 형성 방법.The method according to claim 1, the anionic surfactant is sodium dodecyl sulfate silsul forming method of the SF 6 gas hydrates, characterized in that (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS, Fluka). 청구항 1에 있어서, 음이온계면활성제는 선형알킬벤젠술포네이트(Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich)인 것을 특징으로 하는 SF6 가스하이드레 이트의 형성 방법.The method according to claim 1, wherein the anionic surfactant is a linear alkylbenzenesulfonate (Linear Alkyl Benzene Sulfonate, LABS, Aldrich), characterized in that the formation of SF 6 gas hydrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101235727B1 (en) * 2011-02-23 2013-02-21 한국과학기술원 System for storing co2 in shallow ocean sediment and method therefor
CN112607713A (en) * 2020-11-27 2021-04-06 国网江苏省电力有限公司检修分公司 Hydrate gas separation device and method for SF6 mixed gas

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