처음으로 길게

2022년 9월 15일

작성자: Christina Lotz, Fraunhofer 태양 에너지 시스템 ISE 연구소

메탄올은 필수 화학물질로서 산업에서 중요한 역할을 하며 현재 떠오르는 수소 경제의 핵심 에너지 운반체 중 하나로 간주됩니다. 그러나 석탄과 천연가스를 이용한 전통적인 메탄올 생산은 많은 양의 온실가스를 배출합니다. Carbon2Chem 프로젝트를 통해 업계, 연구 및 학계의 파트너들은 철강 산업을 예로 들어 산업 폐가스로부터 메탄올을 생산하는 공정을 탐구하는 것을 임무로 삼았습니다.

처음으로 실제 정제된 고로 가스로부터 메탄올 합성의 장기 안정성이 총 5,000시간 이상에 걸쳐 하루 10리터의 생산 능력을 갖춘 Fraunhofer ISE 미니플랜트에서 입증되었습니다. 2018년에 티센크루프는 이 프로젝트에 사용된 용광로 가스로부터 메탄올을 생산하는 개념 증명을 제공했습니다.

화석 메탄올 합성과 석탄을 기반으로 하는 용광로 경로를 통한 철강 생산은 상당한 CO2 온실가스 배출을 담당합니다. 두 공정을 연결하면 철강 생산에서 배출되는 배출물과 녹색 수소를 반응시켜 순수한 화석 연료에서 메탄올을 대체할 수 있습니다. "파리 기후 협정에 따른 약속은 산업 부문을 연결함으로써만 충족될 수 있습니다. 우리는 피하기 어려운 배출을 순환으로 가져와야 합니다"라고 Dr.-Ing은 설명합니다. Fraunhofer ISE의 ​​열화학 공정 부서 책임자인 Achim Schaadt.

2016년에 시작된 Carbon2Chem 프로젝트는 철강 산업의 공정 가스를 기초 화학 물질로 전환하는 프로세스를 연구하고 있습니다. thyssenkrupp Steel Europe의 Luis F. Piedra-Garza는 "Carbon2Chem에서는 업계, 응용 연구 및 대학의 혁신적인 힘이 결합되어 구현 가능하고 체계적으로 최적화된 전체 솔루션에 신속하게 도달합니다."라고 말합니다.

10년 동안 메탄올 합성 분야에 종사해 온 Fraunhofer ISE는 미니플랜트 개발을 위해 간단하고 견고한 처리 개념에 의존했습니다. 이는 두 개의 비냉각 단열 반응기와 미반응 가스의 산업 스타일 재활용을 기반으로 합니다. 이 공장은 2017년 프라이부르크의 Fraunhofer ISE에서 실린더 가스로 시험 가동을 시작한 후 2019년 뒤스부르크의 Carbon2Chem 파일럿 공장으로 이전되었습니다.

인근 일관 제철소의 배기 가스는 특수 화학 회사인 Clariant의 촉매 및 흡수제를 사용하여 티센크루프 인더스트리얼 솔루션(Thyssenkrupp Industrial Solutions)의 가스 정화 시스템에서 처리되며 후속 합성을 위한 촉매 독이 없습니다.

"Thyssenkrupp Uhde Engineering Services의 직원은 가스 정화 시스템을 24시간 내내 가동합니다. 제철소는 3교대로 운영되므로 항상 가스가 충분합니다. 따라서 우리는 파일럿 플랜트 규모에서 연속 운영을 위한 이상적인 조건을 갖추고 있습니다."라고 Max Hadrich는 설명합니다. , Fraunhofer ISE의 ​​Power to Liquids 그룹 책임자입니다.

현장에서 총 5,000시간 이상의 작업을 통해 1,500리터 이상의 조 메탄올이 생산되었습니다. 제철소 가스 중 가장 큰 비중(85%)을 차지하는 정제 고로가스를 활용하는 데 중점을 두었습니다. 3,000시간 이상 지속된 장기 테스트에서 촉매 활성의 큰 감소는 감지되지 않았습니다. 이는 촉매 및 플랜트 설계의 우수한 기능을 입증합니다. "Carbon2Chem과 Fraunhofer ISE와의 협력은 CO2가 풍부한 공정 가스의 효율적이고 안정적인 변환을 위한 산업용 MegaMax 메탄올 합성 촉매의 성능을 강조하는 이상적인 프레임워크를 제공합니다."라고 프로젝트 파트너인 Clariant의 Andreas Geisbauer 박사는 말합니다.