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자료유형
학술저널
저자정보
이년호 (경남대학교 사회기반시스템공학과) 김지은 (경남대학교) 공지현 (경남대학교) 전경원 (경남대학교) 윤조희 (경남대학교) 장원준 (경남대학교)
저널정보
한국폐기물자원순환학회 한국폐기물자원순환학회지 한국폐기물자원순환학회지 제38권 제5호
발행연도
2021.10
수록면
395 - 404 (10page)
DOI
https://doi.org/10.9786/kswm.2021.38.5.395

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This study investigated the optimal reaction condition for the production of hydrogen from the steam reforming of mixed alkane hydrocarbons using thermodynamic analysis. C 1 ?C 4 alkane hydrocarbons (CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , and C 4 H 10 ) were utilized as the reactants in the thermodynamic equilibrium analysis using Gibbs free energy minimization. The equilibrium composition, CH 4 moles, CH 4 conversion, selectivity (CO, CO 2 , C, and CH 4 ), and H 2 moles were estimated at various temperatures (200?1,000 o C) and H 2 O/C ratios (0.5?3.0). The steam reforming of mixed alkane hydrocarbons is a complex reaction that proceeds simultaneously with the cracking of C 2 ?C 4 , carbon formation, steam reforming, and water gas shift reactions. In addition, the results revealed that the reaction temperature and H 2 O/C ratio are important factors for these reactions. Furthermore, the reaction temperature and H 2 O/C ratio had no significant effect on the decomposition of C 2 ?C 4alkanes (i.e., C 2 H 6 , C 3 H 8 , and C 4 H 10 ), as they were totally converted into CH 4 at temperatures below 650 o C. In contrast, the H 2 O/C ratio had a significant effect on the carbon formation, as carbon formation did not proceed at H 2 O ratios of 2.0 and above. In addition, carbon was primarily produced in the temperature range from 350?550 o C. Furthermore, the steam reforming reaction of CH 4 dominantly occurred at a high temperature (>650 o C) and H 2 O/C ratio (>1.5). In addition, high H 2 O/C ratios favored the water gas shift reaction, which could be attributed to the presence of excess H 2 O. The inhibition of cracking and coke formation and the maximization of the steam reforming and water gas shift reactions were considered for the stable operation of the process and production of hydrogen. The results revealed that the optimum temperature and H 2 O/C ratio for achieving a high CH 4 conversion (>80%) and H2 moles (>25 mol) were ≥700 o C and >2.0, respectively.
#Hydrogen #Steam reforming #Alkane #Thermodynamic equilibrium analysis #Carbon formation

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Rogelj, J. / 2016 / Paris agreement climate proposals need a boost to keep warming well below 2o C / Nature 534:631~639 google schola Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) / 2018 / Global Warming of 1.5o C google schola Jang, W. -J. / 2019 / A review on dry reforming of methane in aspect of catalytic properties / Catalysis Today 324:15~26 google schola Navas-Anguita, Z. / 2021 / Revisiting the role of steam methane reforming with CO2 capture and storage for long-term hydrogen production / Science of The Total Environ"ment 771:145432 google schola 김효식 / 2017 / 공정가스내 VOCs의 제거 및 활용기술 동향 / 에너지기후변화학회지 12(2):165~177 dbpia

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