Structure Identification and Thermodynamic Stability of Mixed CHF3 + N2 Gas Hydrates

Abstract

MEA는 CO2 같은 약산성 물질과 반응하여 MEA carbamate를 형성하고, 이것에 열을 가하면 CO2가 분리되는 역반응이 일어난다. 그러나, 높은 온도에서는 MEA carbamate의 비가역적 분해반응이 일어난다. 이는 MEA의 CO2 흡수능력을 떨어뜨리고, 부식을 촉진시키며, 용액의 점도를 높이고, 거품을 발생시켜 CO2 흡수공정을 방해할 수 있다. MEA carbamate를 열분해 시켰을 때 나올 수 있는 물질은 oxazolidone, cyclic urea of trimer, HEIA(1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolidone), HEEDA(N-(2-hydroxyethyl)-ethylenediamine) 등이 있다. 이번 연구에서는 MEA carbamate를 열분해 시켰을 때의 경향과 MEA와 HEEDA의 농도를 양이온 크로마토그래피를 통해서 관찰해보았다. CO2 loading이 α=0.406, α=0.6인 MEA carbamate 수용액을 pipe reactor에 담아 130°C, 150°C에 놓고 1, 2, 4, 6, 8주 경과 후에 각각 꺼내어 샘플링을 하였다. 양이온 크로마토그래피에 따르면 MEA의 농도는 시간이 지날수록 감소하며 특히, CO2 loading이 클수록 온도가 높을수록 MEA의 감소 정도가 더 큰 것을 확인할 수 있었다. HEEDA의 농도는 시간이 지날수록 증가하였으며, α=0.406, 150°C 일 때 높은 농도를 보였다. 더불어 CO2 흡수공정에서 발생하는 거품에 대하여 ASTM 규격 장치를 이용해 CO2 loading, N2 유량, 온도 등의 변수로 나누어 관찰하였다. 이번 연구의 실험 결과는 더 큰 규모의 amine을 이용하는 CO2 포집 공정에 유용할 것이라고 기대한다.