KR830001648B1

KR830001648B1 - 이산화탄소에서 일산화탄소를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR830001648B1
Application number: KR1019810004505A
Authority: KR
Inventors: 세쯔오 모리야마; 비시 와다루 이시
Original assignee: 이와다니 산교오 가부시기 가이샤; 이와다니 나오지
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1981-11-18
Publication date: 1983-08-22
Also published as: KR830000175A

Abstract

내용 없음.

Description

이산화탄소에서 일산화탄소를 제조하는 방법

제 1 도는 본 발명의 실시예의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반응실 2, 3 : 관상전극(주전극)

4, 5 : 개구부 6, 7 : 핀(Fin)

2a : 중간전극 6a, 7a : 중간전극(2a)의 개구부

본 발명은 방전반응을 이용하여 이산화탄소(CO₂)에서 일산화탄소(CO)를 생성시키는 방법에 관한 것이다.

최근, 화력발전, 시멘트공업, 기타에서 대량으로 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 귀중한 탄소자원으로 포착하여 이를 적극적으로 이용하고저 하는 노력이 전개되고 있다.

뿐만 아니라 이산화탄소를 보다 반응성이 풍부한 일산화 탄소로 변화시켜서 화학합성원료에 이용하는 노력도 전개되고 있다.

종래 이산화탄소(CO₂)에서 일산화탄소(CO)를 생성시키는 방법은, 이산화탄소(CO₂)와 탄소(C)와의 Boudouard 반응, 즉 CO₂+C

2CO

H1000°K=40.28kcal/mol

(1)에 의해 1000-1300℃의 고온영역에서 (1)식의 반응에 필요한 에너지-를 부여하여 CO를 생성한다

이의 에너지-는 주로 다음의 (2)-(4)식

C+1/2

CO

H1200°K=-27.05kcal/mol (2)

C+O₂

H1200°K=-94.38kal/mol (3)

CO+1/20₂

CO₂

H1200°K=-67.33kal/mol (4)

의 연소반응열에 의하여 마련된다.

따라서 실제의 프로세스(process)에서는 열의 공급방법과 원료의 공급이라던가 수분의 제거 등 많은 노력이 필요하며 CO₂에서 CO의 생성장치는 복잡화를 면할 수 없다.

최근 이산화탄소(CO₂)에서 일산화탄소(CO)의 생성방법으로서의 입형(粒形) 0.1-2mm의 무기질 열매체를 사용하는 고온(1000-1150℃) 유동층(流動層) 가운데 탄소질 분입(粉粒)과 이산화탄소(CO₂)에서 일산화탄소(CO)를 생성하는 푸로세스(prosess)가 발표된(joumal of the jap an petroleum Institutevol 18 NO 11 p. 2 1975) 것이 바로 새로운 푸로세스이다.

이는 새로운 푸로세스라 하드래도 이산화탄소에서 일산화탄소의 생성반응(1식)의 에너지-는 탄소질 분립(粉粒)과 송입공기와의 연소반응열(2-4식) 및 보조연료의 연소열에 의해 마련되기 때문에 일산화탄소의 생성장치는 복잡하게 된다.

더욱이 생성가스중에는 분리정제(分離精製)에 곤란한 수소(H₂)를 포함하고 있다.

또한 다음표에 표시된 종래의 대표적인 가스화로(爐) 푸로세스는 장치가 복잡하고 또한 생성가스 조성중에는 분리되기 곤란한 수소(H₂) 및 메탄(CH₄)을 포함하고 있다.

(keni chiro BANDO: journal of the japan petrol enm Institate vol 18 Noll p. 5 (1975))

그러나 본 발명은 방전반응을 이용하여 방전할 때 에너지-에 의해 이산화탄소(CO₂)에서 이산화탄소(CO₂)

일산화탄소(CO)+

산소(O₂) 반응에 의하여 직접 일산화탄소(CO)를 생성하기 때문에 장치가극히 간단하며 또한, 표기한 각종 가스화로(爐)의 생성가스 조성에서 보는 바와 같은 분리에 곤란한 질소, 수소 및 탄화수소 가스를 포함하지 않는 전혀 새로운 일산화탄소의 생성방법을 제공하는 것이다.

즉, 이의 발명은 전극(電極)에 카-본, 또는 철, 동(銅) 등 도전성의 관상전극을 사용하여 각각의 관상 전극의 일단부의 개구부가 상대되도록 설치하며 또한 양 개구부 가까이에 관상전극의 외주와 동심(同心)상에 관상전극과 동일한 재질의 토오나츠형 원판상의 핀(Fin)을 장착하여 개구부와 개구부와의 간격 및 핀과 핀과의 상간에 방전을 일으키게 한다.

각 관상전극의 관내를 통하여 개구부에 공급되는 이산화탄소(CO₂)는 개구부의 간격 및 핀(Fin)과 핀(Fin)과의 사이에 일어나는 방전의 불꽃과 잘 접촉되며 방전시 높은 에너지-에 의해 극히 효과적으로 분해반응을 받는다.

다음 본 발명의 한 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제 1 도는 반응실(1)내에 관상전극(2)(3)이 전극(2)(3)의 일단의 개구부(4)(5)가 상대되는 형상으로 설치한다.

개구부(4)(5)의 부근에 토오낫츠형 원판의 핀(6)(7)을 관상전극(2)(3)의 외주에 창작한다.

반응실(1)은 이중벽(8)에 의하여 구성되고, 이중벽 사이(9)에는 냉각수를 유통시킨다.

냉각수는 도입관(10)으로부터 들어가고 도출관(11)에서 유출되게 하여 방전시의 발생열에 의한 반응실의 가열방지 및 분해생성가스를 냉각시킨다.

양 전극(2)(3)는 각각 절연애자(12)(13)에 의하여 이중벽(8)과 전기적(電氣的)으로 절연되게 한다.

1차 입력전원단자(14)(15), 리엑타(reactor)(16), 승압기(17), 콘덴셔(18)의 전기회로에 있어서 콘덴셔 전하(電荷)는 고전압으로서 출력부하인 전극(2)(3)의 개구부(4)(5) 및 핀(6)(7)상간에서 방출되면서 방전을 되풀이 한다.

19, 20은 출력단자이고, 21, 22는 전극과의 접속부이고, 24는 소제구이다.

원료인 이산화탄소(CO₂)는 각각의 전극의 관(2)(3)내를 통하여 개구부(4)(5)의 방전간격으로 공급된다

전극은 관내를 통하는 이산화탄소(CO₂)가스에 의하여 항시 냉각되고, 방전시의 전극의 가열에 의한 연화(軟化), 변형(變形), 용융 등의 제반 문제점을 방지한다.

상대되는 개구부와 개구부와의 방전간격에 향하여 서로 역방향에서 공급되는 이산화탄소(CO₂)는 방전 간격에서는 급격하게 충돌되고 란류(亂流)를 일으키고 있는 상태에서 높은 에너지-의 전자류 즉 불꽃의 조사(照射)를 받는다.

란류(亂流) 상태에 있는 이산화탄소(CO₂) 및 분해생성가스의 이온화입자에 의한 전자류(불꽃)는 마치 벼락(雷)과 같이 길게 사행(蛇行)하면서 여러개의 불꽃으로 신장되어 상대편의 극에 도달할 수 있는 것과 같이 이온화입자를 전달하고, 길게 신장된 무수한 방전전자류는 개구부(4)(5) 및 핀(Fin)(6)(7)에 향하여 조사되어져, 개구부(4)(5)의 간격 및 핀(6)(7)의 사이는 청백색의 긴 불꽃에 의하여 포위된 상태로 된다.

그리하여 관상전극에 장착된 핀(6)(7)에 의하여 이온화입자를 전달하여 길게 신장되는 방전전자류의 산란을 방지하고, 더욱이 반응에 취급되는 가스의 확산을 근소하게 하여 효률좋은 방전반응을 행할 수가 있게 된다.

이와 같이하여 개구부에 공급된 이산화탄소(CO₂)는 불꽃에 의한 후램에 의하여 크게 포위되고, 이의 후램카아텐을 돌파하지 않고는 반응계 밖으로 흘러 내릴 수가 없고, 그의 후램카아텐을 돌파하여 통과하는 과정에서 분해반응을 하게 된다.

방전반응을 받은 가스는 도출관(23)에서 반응계 밖으로 도출된다.

본 발명의 다른 한 실시예를 들면, 반응실(1)내에 이상의 실시예에서 상술한 바와 같은 관상전극(2)(3)(主電極)의 사이에 이와 동재질의 동경 관상의 중간전극(2a)을 주전극의 개구부(4)(5)와의 중간전극의 개구부(4a)(5a)가 서로 대응상대 되게 설치한다.

이의 중간전극에는 주전극과 같은 모양의 핀(6a)(7a)를 개구부 가까이에 장착한다.

중간전극(2a)의 개구부(6a)(7a)에는 도관(26)을 통하여 원료 (CO₂)를 공급한다.

27은 도관(26)과 2중벽(8)과의 전기적 절연애자로서 주전극간에 중간전극을 설치함에 의하여 방전은 4-4a, 5-5a, 6-6a, 7-7a의 사이에 생기고, 방전영역을 확대시킬 수 있다.

따라서 전기 에너지-를 효율좋게 이산화탄소의 분해반응에 이용할 수가 있다.

이상과 같이 중간전극관에서도 원료의 이산화탄소를 발전영역에 공급할 수가 있기 때문에 단위시간당의 일산화탄소의 생성량을 일층 증가시킬 수 있다.

상기한 방법에 의하여 전기 에너지-를 효률좋게 이산화탄소에서의 일산화탄소화 반응에 이용할 수 있는 것이 확인되었다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 실험결과를 다음과 같이 표시한다.

실 험 결 과

1차 전류전압 200V 후인의 외경 25mm

승 압 지 10kV/200V 후인의 두께 7mm

콘덴셔-용량 0.05MF 이산화탄소의류량 3.6M³/hr

관상카-본 전극 내경 5mm 소비전력량 0.9kWH

외경 10mm 일산화탄소생성량 0.15㎥/Hr

개구부와 개구부와의 간격 15mm 에너지-효률 58.2%

개구부와 후인과의 간격 30mm

에너지-효률은 일산화탄소의 생성반응에 사용된

에너지-(4식에서 산출)와 소비전력량과의 비율에 의하여 구한 것이다.

그리고 본 발명의 실시예에 있어서 실험결과를 다음과 같이 표시한다.

실 험 결 과

1차 전원전압 200V 개구부와 후인과의 간격 30mm

승 압 기 10kV/200V 후인(Fin)의 외경 25mm

콘덴셔 용량 0.05MF 후인의 두께 7mm

주전극의 재질 카-본 이산화탄소 류량 13.5㎥/hr

주전극 및 중간전극 내경 5mm 소비전력량 1.1kWH

외경 10mm 일산화탄소생성량 0.15㎥/Hr

개구부와 개구부와의 간격 15mm 에너지-효률 66.7%

이상의 실험결과 전후자의 비교치에서 명백히한 바와 같이 중간전극을 사용하여 방전영역을 증가시킴과 동시 단위시간당의 일산화탄소의 생성량은 증가하고 에너지-효률은 58.7%에서 66.7%로 증가함을 확인하였다.

이상의 실험결과에서 명백히한 바와 같이 본 발명은 발전에너지-를 유효적절하게 이용하여 이산화탄소(CO₂)에서 일산화탄소(CO)를 생성하는 전혀 새로운 방법을 제공한 것으로서 종래의 방법에서와 같이 전기한 제 1 식의 일산화탄소의 생성반응의 에너지-원을 (2)-(4)식의 연소반응열로서 마련할 수 있는 방법과 같이 장치적으로나 조작상에 있어서 복잡한 프로세스의 것과 비교하여 높은 에너지-효률로서 일산화탄소를 생성하며 또한 분리에 곤란한 H₂, N₂및 탄화수소를 포함하지 않는 일산화탄소의 생성이 가능하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 산업계에서 다량으로 배출되는 이산화탄소를 유용한 탄소자원으로서 취출한 이산화탄소를 일산화탄소에로 전환하여 각종 화학합성원료로 사용하는 것은 자원절약의 입장에서 산업계에 크게 이바지할 수 있는 것이다.

Claims

방전반응을 이용하여 이산화탄소에서 일산화탄소를 생성시킴에 있어 반응실(1)내에 설치된 대향전극으로서 관상전극(2)(3)을 사용하며, 각각의 관상전극(2)(3)의 일단의 개구부(4)(5)를 상대시키며 또한 양개구부(4)(5)부근의 관상전극(2)(3)에 도전성의 핀(6)(7)을 장착하며 이산화탄소(CO₂)를 관상전극(2)(3)의 관내를 통하여 개구부(4)(5)에 공급하며 개구부간격 및 핀(6)과 핀(7)과의 간격에서 생기는 방전반응에 의하여 이산화탄소(CO₂)에서 일산화탄소(CO)를 생성시킴을 특징으로 하는 이산화탄소에서 일산화탄소를 제조하는 방법.