지속 가능한 재료 및 연료 생산을 위해 토토 배팅 사이트를 올리 핀을 낮추고 SAF의 촉매 전환

Kamata Hiroyuki, Mizukami Noriki, Hashimoto Takuya, Tsujikawa Jun, Sato Kentaro

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Kamata Hiroyuki: 공학 박사, 응용 물리 및 화학 그룹, 기술 플랫폼 센터, 기술 및 인텔리전스 통합 관리자
Mizukami Noriki: 응용 물리 및 화학 그룹, 기술 플랫폼 센터, 기술 및 인텔리전스 통합
Hashimoto Takuya: 응용 물리 및 화학 그룹, 기술 플랫폼 센터, 기술 및 인텔리전스 통합
Tsujikawa Jun: IHI Asia Pacific Pte의 지역 혁신 솔루션 부서 관리자. Ltd.
Sato Kentaro: IHI Asia Pacific Pte의 지역 혁신 솔루션 부서 관리자, 과학 박사. Ltd.

지구 온난화를 완화하기위한 탄소 중립 사회를 실현하기 위해, 토토 배팅 사이트가 포착되어 유용한 화학 물질과 연료로 전환되는 탄소 재활용은 우리에게 중요한 옵션입니다. IHI 그룹은 현재 SAF (Sustainable Aviation Fuel)의 선구자로서 토토 배팅 사이트를 수지 및 플라스틱 생산을위한 올레핀 및 액체 탄화수소를 더 낮은 올레핀으로 변환하는 기술을 개발하는 데 전념하고 있습니다. IHI 그룹은 탄소주기를 실현하기 위해 이러한 기술의 사회적 구현으로 계속 진행할 것입니다. 이는 화학적 생산 및 액체 연료 분야에서도 탄소 중립성을 촉진하는 데 기여할 것이며, 이는 화석 자원을 대체함으로써 토토 배팅 사이트 배출량을 줄이기 어려운 것으로 간주되었습니다.

1. 소개

기후 변화에 의한 위기를 극복하려면 온실 가스 배출량을 줄이고 산업화 전 수준에 비해 2 ° C 미만으로 온도 증가를 제한해야합니다.⁽¹⁾. 지구 온난화의 원인 인 Co₂는 탄소 기준으로 11GT-C/Y에서 전 세계적으로 방출되고 있으며, 그 중 화석 자원의 이용에서 CO는 9.4 GT-C/Y 또는 총계의 약 85%를 차지합니다. 한편, 대기 토토 배팅 사이트는 각각 2.5 gt-c/y 및 3.4 gt-c/y의 양으로 해상 및 육지 영역에 흡수된다. 대기 COeric의 증가는 약 5.1 gt-c/y이며, 이는 배기 가스 배출에서 남용을 뺀 것으로 추정되며, 이는 시간이 지남에 따라 토토 배팅 사이트 농도의 증가를 담당합니다⁽²⁾. 따라서 화석 자원의 사용으로 인한 토토 배팅 사이트 배출량을 줄이고 토토 배팅 사이트 배출량이 고정 및 활용과 균형을 이루는 탄소 중립 사회로 알려진 것으로 전환해야합니다.

화석 자원에서 재생 가능한 에너지 원으로의 전환은 전 세계 여러 분야에서 진행 중입니다. 특히 발전 분야에서 재생 가능 에너지 원이 빠르게 도입되고 있습니다. Electrification의 최종 에너지 소비의 점유율이 증가함에 따라 2050 년에 1 차 에너지의 약 50% 이상이 발생할 것으로 예상됩니다.⁽³⁾.

2050 년까지 일본 정부의 사실상 제로 제로 배출에 대한 일본 정부의 목표를 달성하기 위해서는 발전 분야에서 재생 가능한 에너지를 도입하는 데 상당한 진전을 이루는 것 외에도 화석 자원에 대한 의존도를 크게 줄이는 것이 필수적입니다. 그럼에도 불구하고 화석 자원을 전기 화 또는 에너지 절약 기술로 쉽게 대체 할 수없는 많은 분야가 있습니다. 예를 들어, 수지와 플라스틱을 포함하는 재료 분야는이 범주에 속합니다. 수지와 플라스틱은 나프 타에서 유래 한 하부 올레핀 (에틸렌, 프로필렌 등)에서 생산되며 원유에서 또는 천연 가스로 정제됩니다. 바이오 매스와 같은 재생 가능한 에너지 원은 화석 자원의 대안으로 사용되기 시작했지만 충분한 양으로 공급하기가 어렵 기 때문에 화석 자원에 대한 대안은 현재 매우 제한적입니다.

나프 타에서 전형적인 낮은 올레핀 인 에틸렌을 생산하기위한 토토 배팅 사이트 배출 강도는 에틸렌 톤당 1.8 ~ 2.0 t-co₂ 인 것으로 추정⁽⁴⁾. COens 배출 강도는 공급 원료로 사용될 때 1.0 내지 1.2 T-Co₂에서 상대적으로 낮습니다⁽⁴⁾, 그러나 석탄이 공급 원료로 사용될 때 약 10 t-co₂ 인 것으로 추정⁽⁵⁾, 이는 매우 높은 토토 배팅 사이트 배출 강도를 초래합니다. 수지와 플라스틱은 현재 전 세계적으로 약 4 억 톤의 연간 부피로 생산 되며이 부피는 증가 할 것으로 예상됩니다.⁽⁶⁾. 수지 및 플라스틱 생산의 탄소 발자국은 재활용 CO2로 만든 낮은 올레핀을 사용하여 크게 감소 할 수 있습니다.

14556_15501⁽⁷⁾.

위에서 설명한 바와 같이, 화석 자원을 탄화수소로 만든 재료의 분야에서 전기로 대체하여 탄소 중립성을 달성하기가 어렵다. 따라서이 분야는 화석 자원에서 파생되지 않은 재생 가능한 탄화수소의 공급이 필요합니다. 탄소 공급원은 재료 및 액체 연료가 저탄소 발자국을 제공 할 수 있기 때문에 재생 가능 에너지 원과 토토 배팅 사이트에서 파생 된 "녹색 수소"를 사용하여 탄화수소를 합성하는 과정은 저지, 플라스틱 및 항공 연료에 대한 탄소 중립성을 달성하는 데 중요한 기술입니다.^{(8) - (10)}. 이 논문은 IHI 그룹이 CO2에서 SAF의 공급 원료 인 더 낮은 올레핀과 액체 탄화수소를 합성하기 위해 노력하고있는 기술에 대해 설명합니다.

2. co₂에서 탄화수소 합성의 원리

2.1 토토 배팅 사이트를 탄화수소로 변환하기위한 촉매 및 프로세스

그림 1토토 배팅 사이트 및 수소의 물질 및 액체 연료의 공급 원료로 탄화수소를 합성하기위한 전형적인 반응 과정을 보여줍니다. 반응 과정은 CO 또는 메탄올을 중간체로 포함하는 간접 과정으로 광범위하게 분류 될 수 있으며, 직접 수소를 생성하는 직접 과정. 이러한 과정은 Fischer-Tropsch (FT) 반응 및 합성 된 메탄올의 변형 된 형태 및 탈수 반응으로 분류 될 수 있습니다.

표 1Methanol을 통해 CO를 통한 중간체, FT 반응 및 CO₂의 직접 수소화를 포함하여 토토 배팅 사이트- 유래 탄화수소 합성 공정의 특성을 나열합니다. 각 프로세스에는 장점과 단점이 있지만 직접적인 수소화 공정은 단일 단계 직접 프로세스에서 탄화수소를 합성 할 수 있으며 전환 당 손실이 줄어든 효율성을 향상시킬 것으로 예상됩니다. 한편, 아래에 설명 된 바와 같이,이 과정은 대상 탄화수소에 대한 반응성이 낮고 선택성의 개선을 갖는 토토 배팅 사이트의 활성화를 요구하며, 이는 매우 활성적이고 선택적인 촉매의 발달이 필요하다.

2.2 Co₂의 직접 수소화에 의한 탄화수소 합성

토토 배팅 사이트의 직접 수소화에 의한 탄화수소 합성은 에틸렌을 사용하여 (1) 예의로 표현된다. 반응은 -128 kJ/mol의 엔탈피 변화에 따라 발열입니다.

반응은 촉매 표면에서 중간 적으로 생성되는 CO를 통한 CO와 수소 사이의 FT 반응에 의해 진행되는 것으로 간주된다. 따라서 제품 탄화수소의 선택성은 Anderson-Schulz-Flory (ASF) 분포로 표현됩니다.⁽¹¹⁾식 (2)에 표시된대로 촉매 표면상의 C-C 사슬 성장 확률 α 사용 α :

여기서 Xn은 탄화수소의 일부입니다. 첨자 "N"은 탄소 수입니다.

그림 2ASF 분포에 의해 예측 된 탄화수소의 탄소 수 분포를 보여줍니다.그림 2- (a)체인 성장 확률에서 계산 된 값을 보여줍니다α= 0.6 촉매 표면에서 탄소 중간체의 체인 성장이 비교적 느리고 더 많은 경질 탄화수소가 생성되는 경우.그림 2- (b)체인 성장 확률에 대한 계산 된 값을 보여줍니다α19976_20166₂to c₄탄화수소. 이 그림은 또한 무거운 탄화수소가 높은 선택성으로 합성 될 수 있음을 보여줍니다.α대상 재료가 액체 탄화수소 인 경우 값은 0.9 이상입니다. 사슬 성장 확률 α 값은 촉매 유형, 온도 및 압력과 같은 반응 조건에 의해 결정되며 표적 물질에 대해 최적화되어야합니다.

한편, 최종 표적 물질을 합성하려면, 토토 배팅 사이트 및 수소가 촉매에 의해 탄화수소로 변환 된 후, 후 치료 후 및 개선은 다운 스트림 공정으로 필요합니다.그림 3SAF 생산을위한 탄화수소 합성의 전체 공정 구성을 보여줍니다. 기존 제트 연료에는 C의 범위에 탄소 수가 있습니다.₈to c₁₆그림. 2- (b), 예를 들어, 탄화수소를 밝게하기 위해 크래킹 또는 수소화라는 다운 스트림 공정을 통해 C8 내지 C16 구성 요소를 최대화하기 위해 탄화수소를 개혁해야합니다. 그 후, 성분은 SAF에 해당하며, 표적 물질은 증류에 의해 추출 될 수있다. 이 예에서 볼 수 있듯이, 토토 배팅 사이트 및 수소로부터의 탄화수소 합성의 경우, 수소화, 균열 및 증류를 포함한 전체 공정을 구성해야한다.

3. Co₂

3.1 다단 반응 시스템에 의한 하부 올레핀의 합성

위에서 언급 한 바와 같이, Co₂의 탄화수소 생산에서의 기술적 과제 중 하나는 반응성이 낮은 Co₂의 효율적인 반응이다. 식 (1)에 도시 된 바와 같이, 물은 반응에서 부산물로 생성되어 더 낮은 올레핀을 형성한다. 부산물 물을 제거함으로써, 평형은 생성물 측면으로 이동해야하며, 결과적으로 CO₂ 반응 속도가 향상 될 수있다. 이 가설을 테스트하기 위해, 우리는 직렬 중에 열 교환기가있는 3 개의 시스템으로 구성된 프로토 타입 다단 단계 반응 시스템을 구축 한 다음 각 반응 시스템의 제품 가스 스트림을 냉각시켜 액체 탄화수소와 함께 부산물 물을 제거했습니다.그림 4다단계 반응 시스템에서 낮은 올레핀 합성의 성능을 보여줍니다. 사용 된 촉매는 화학 물질, 에너지 및 환경 연구소 (ISCE)와 협력하여 개발 된 매우 활발한 FE 기반 촉매였다.²) 싱가포르의*별 아래^{(12), (13)}.

그림 5반응 시스템의 각 단계의 출구에서 토토 배팅 사이트 전환율과 낮은 올레핀 수율을 보여줍니다. 예상 한 바와 같이, 토토 배팅 사이트 전환율은 반응 시스템 단계의 수와 함께 증가했으며, 첫 번째 단계에서는 41%의 전환율, 3 단계에서 약 80% 높았다. 낮은 올레핀의 수율도 각 단계마다 개선되어 결국 약 2 배 증가했습니다. 이러한 결과는 부산물이 제거 된 다단계 반응 시스템이 재순환 공정의 필요없이 높은 토토 배팅 사이트 전환율과 낮은 올레핀 수율을 달성 할 수 있음을 확인합니다. 대략 1,000 시간 동안 장기 내구성 테스트 동안, 다단계 반응 시스템에서 토토 배팅 사이트 전환율과 낮은 올레핀 수율이 모두 안정적인 것으로 관찰되었습니다.

3.2 SAF를위한 액체 탄화수소 합성

그림 6개발 된 FE- 기반 촉매를 사용하여 토토 배팅 사이트 및 수소로부터 합성 된 액체 탄화수소의 출현과 수소 불꽃 이온화 유형 검출기 (FID-GC)를 사용하여 가스 크로마토 그래피에 의한 탄소 수 분포 분석 결과를 보여줍니다. 이 분석의 결과는 합성 된 액체 탄화수소 생성물이 주로 C₈ to c₃₅. 또한이 제품에 C의 탄소 수를 가진 많은 구성 요소가 포함되어 있음이 확인되었습니다.₈to c₁₆, SAF에 필요한 주요 구성 요소입니다. 제품은 또한 SAF에 필요한 성분을 포함하기 때문에 SAF에 해당하는 연료 성분은이 액체 탄화수소의 균열 및 수소화에 의해 합성 될 수 있으며,그림. 3, 그리고 증류를 통해 마침내 추출되었습니다.

3.3 CO₂에서 탄화수소를 생산하기위한 기술 구현을 향해

그림 7는 원유에서 수지 및 플라스틱 제품에 이르기까지 주요 제조 흐름의 개략도를 보여줍니다. 토퍼에서 원유는 먼저 분리되어 나프 타, 휘발유, 등유, 제트 연료 및 기타 물질로 끓는점에 따라 정제됩니다. 수지 및 플라스틱 제품을위한 공급 원료 인 낮은 올레핀은 나프타 크래커 (Naphtha Cracker)라는 시설에서 분리 된 나프타를 균열 한 다음 나프 타를 분리하고 정제함으로써 생산됩니다. 더 낮은 올레핀 인 에틸렌 및 프로필렌은 증류에 의해 추가로 분리되고 수지 펠렛으로 중합 된 후 최종 생산물로 가공되고 성형된다.

IHI 그룹이 작업하고있는 토토 배팅 사이트 및 수소로부터 합성 된 탄소 중성 하부 올레핀은 기존 값 사슬의 일부를 대체하여 최종 제품 수지 및 플라스틱 제품의 탄소 발자국을 줄일 수 있습니다. 우리는 대체 금액을 늘리고 기존 나프 타 기반 시설과 상업적 유통을 더 잘 활용함으로써 토토 배팅 사이트 감소를 발전시킬 수 있다고 생각합니다.

SAF와 관련하여, 합성 제트 연료의 현재 품질은 ASTM D7566 표준에 정의되며,이를 통해 SAF의 유형에 따라 일정량의 SAF를 기존의 석유 유래 연료와 혼합 할 수 있습니다. 이 기능을 최대한 활용하면 CO₂의 SAF 합성이 항공 연료로 도입 될 것으로 예상됩니다.

4. 결론

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- 감사 -

이 백서의 일부는 NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization)에 의해“CON 재활용 및 차세대 열 전력 생성 기술 개발의 일환으로 CO₂ 감소 기술 개발 및 CO태 제품을 사용하여 토토 배팅 사이트TIVE를 사용하여 토토 배팅 사이트TIVINS를 사용하여 토토 배팅 사이트를 사용하여 유용한 기술을 발전시키기위한 효과적인 사용 / 개발 / 개발을위한 효과적인 사용 / 개발 / 개발을위한 효과적인 활용 / 개발 / 개발을위한 효과적인 활용 / 개발의 일부로 의뢰했습니다. 관련된.

　　　　　　　　 　　 　　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

Vol.57 No.1