디젤 자열개질 중 발생하는 에틸렌에 의한 탄소침적 억제에 관한 연구

Abstract

본 논문은 디젤 자열개질 중 발생하는 에틸렌에 의한 탄소침적에 관한 연구를 담고 있다. 디젤 개질은 다른 저탄화수소 연료 개질에서 볼 수 없는 몇 가지 문제점들이 있다. 특히, 개질반응 중 발생하는 탄소침적 현상은 개질 반응기의 급격한 성능 저감을 야기한다. 디젤 내 포함되어 있는 불포화 탄화수소 및 방향족 성분들은 탄소 전구체로 잘 알려져 있다. 특히 에틸렌 $(C_2H_4)$ 은 개질 과정 중 급격한 탄소 생성을 유발하는 탄화수소로 널리 알려져 있다. 본 연구를 통해 디젤 자열개질 중 에틸렌과 탄소침적 현상의 밀접한 관계에 대하여 설명하고자 한다. 디젤 자열개질 반응 중 에틸렌에 의한 탄소침적 현상은 반응 조건 중 $O_2/C$, $H_2O/C$ 와 깊은 관련이 있다. $O_2/C$ 변화는 반응기 입구 단에서 반응물들의 동종 반응 중 발생하는 에틸렌 농도에 영향을 주며, $O_2/C$ 상승을 통해 동종 반응 구간에서의 에틸렌 생성양을 억제할 수 있다. H_2O/C 변화의 경우에는 동종 반응에서 생성된 생성물들의 이종 반응에 영향을 주며, 디젤 자열개질 생성 가스 내 에틸렌 농도와 관련이 있다. 또한, $O_2/C$, $H_2O/C$ 이외에 디젤 미립화기를 통해서 에틸렌 생성을 억제할 수 있다. 본 연구에서는 $O_2/C$, $H_2O/C$ 변화와 디젤 초음파 분무장치(디젤 미립화기)를 이용하여 에틸렌 생성을 억제하여 디젤 자열개질 효율 향상 및 장기 성능을 확보할 수 있었다.