부분 산화

부분 산화(POX)는 화학 반응의 일종이다. 그것은 리폼러에서 하위계측압 연료-공기 혼합물이 부분적으로 연소되어 수소가 풍부한 승라를 만들어 연료전지와 같은 추가적인 용도로 사용할 수 있을 때 발생한다. 열 부분 산화(TUPS)와 촉매 부분 산화(CUPSO)를 구별한다.

원리

부분 산화는 천연가스나 중탄화수소 연료(난방유)가 발열 과정에서 제한된 양의 산소와 혼합되는 기술적으로 성숙한 과정이다. ^[1]

일반 반응: ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ m ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ + n ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ n ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ + ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ ${\ce {{C_{\mathit {n}}H_{\mathit {m}}}+{\frac {\mathit {n}}{2}}{O2}->{\mathit {n}}{CO}+{\frac {\mathit {m}}{2}}H2}}$ $displaystyle {\c_{\$ c_{\ $mathit{n}}$ $H_{\mathit{m}}+{\frac {\mathit{n}}{2}}:{O2}-}{\mathit{n}}}{\mathit{n}}}}}}{{\mathit{n}}}}}}{\$ $CO}+{\frac {\mathit{m}{2}}H2}}:}$
난방유 이상반응: C ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ + 6 ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ + ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ ${\ce {{C12H24}+ 6O2 -> {12CO}+ 12H2}}$ $displaystyle {\c12H24}+ 6O2$ - $> {12CO}+ 12H2}}:}$
석탄에 대한 이상 반응: ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ + ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ 2 ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ + ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ ${\ce {{C24H12}+ 12O2 -> {24CO}+ 6H2}}$ $displaystyle {\c24H12}+ 12O2$ -> {24 $CO}+ 6H2}}:}$

석탄과 난방유에 대해 주어진 공식은 이러한 복잡한 연료의 전형적인 대표만을 보여준다. 연소 온도를 낮추고 그을음 형성을 줄이기 위해 물을 첨가할 수 있다. 일부 연료가 이산화탄소와 물에 완전히 연소되기 때문에 수율은 계량계 미만이다.^{[citation needed]}

수두

TUPSO(열 부분 산화) 반응 온도는 공기-연료 비율 또는 산소-연료 비율에 따라 달라진다. 대표적인 반응 온도는 1200℃ 이상이다.^{[citation needed]}

수두

CUPSO(촉매 부분 산화)에서 촉매의 사용은 필요한 온도를 약 800°C~900°C로 감소시킨다.^{[citation needed]}

기술 혁신의 선택은 사용 중인 연료의 황 함량에 달려 있다. 황 함량이 50ppm 이하일 경우 CUPSO를 사용할 수 있다. 더 높은 유황 함량은 촉매를 오염시킬 수 있기 때문에 TUPS 절차는 그러한 연료에 사용된다. 그러나 최근 연구에서는 최고 400ppm의 황 함량으로 CAPANS가 가능하다는 것을 보여주고 있다.^[2]

역사

1926 – 일리노이 대학의 반데베어와 파르는 공기를 대체하기 위해 산소를 사용했다.^[3]

참고 항목

참조

^ Hornback, Joseph. Organic Chemistry. Brooks/Cole, Cengage Learning. pp. 146–147. ISBN 978-0-534-38951-2.
^ 가스와 고체산화물 연료전지의 조합을 통해 목재로부터 나오는 전기, 박사학위. 2008년 스위스 취리히 연방 공과대학 플로리안 나겔의 논문
^ 산업용 가스 핸드북, 프랭크 G. 케리, 230페이지.

[1] Hornback, Joseph. Organic Chemistry. Brooks/Cole, Cengage Learning. pp. 146–147. ISBN 978-0-534-38951-2.

[e-collection.ethbib.ethz.ch-2] 가스와 고체산화물 연료전지의 조합을 통해 목재로부터 나오는 전기, 박사학위. 2008년 스위스 취리히 연방 공과대학 플로리안 나겔의 논문

[3] 산업용 가스 핸드북, 프랭크 G. 케리, 230페이지.

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