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탄소화학

탄소화학 2022. 8. 27. 석탄의 분쇄성 HGI(Hardgrove Grindability Index) 석탄 또는 코크스를 분쇄하기 위해서 장비를 디자인할 때, 아무렇게나 분쇄 장비를 고르면 안 된다. 분쇄하려는 석탄이나 코크스의 강도가 종류마다 다르기 때문에 그에 맞는 설비를 디자인해야 한다. 이 때, 고려할 수 있는 지표가 HGI이다. Hardgrove Grindability Index (HGI)란, 원래 석탄의 분쇄성을 나타내는 지표이지만 코크스에도 사용된다. HGI가 작을수록 석탄의 조직은 단단해지고, 분쇄가 잘 되지 않는다. HGI 분석 방법 1. 크기 0.6~1.18mm에 해당하는 건조된 석탄 시료 50 g 을 준비한다. 2. 분쇄기의 샘플 칸에 위치시킨다. 3. 60회전 후 체(74 μm, 200 mesh)에 올린다. 4. 200 mesh를 통과한 입자의 비율이 아래 공식의 D에 해당한다. H..
탄소화학 2022. 8. 27. 미래 신소재 '탄소섬유' 최근에 여러 매체를 통해 탄소섬유에 대한 이야기를 많이 듣고 있다. 탄소섬유가 중요한 소재라는 것은 알겠는데, 정확히 이게 무슨 소재일까? - 탄소섬유(Carbon Fiber)는 수많은 탄소 원자가 결정 구조를 이루어 길게 늘어선 분자 사슬로 이루어진 섬유다. 탄소가 92% 이상 함유된 탄소섬유는, 철의 25% 무게에 불과하지만 강도는 10배, 탄성은 7배 정도 높다. 그럼에도 불구하고 고강도, 저밀도, 뛰어난 열저항성, 전기전도성 등으로 인해 미래소재로 각광받고 있다. 최근에는 탄소섬유가 우주산업, 자동차, 군사, 스포츠, 의료산업 등에서 소재로 활용되고 있다. 탄소섬유의 제작 탄소섬유는 일반적으로 PAN(polyacrylonitrile)이나 피치를 이용해 제작한다. 원료를 PAN을 사용할 땐 아크릴로..
탄소화학 2021. 12. 12. The Rotary Kiln Evolution - 로타리 킬른의 발전 원래 로타리 킬른은 주로 시멘트와 석회(lime)에 주로 사용되는 용어였다. 시멘트는 1960~1970년에 어떤 한 이스라엘의 지질학자에 의해 기원전 12,000,000년 경 석회석과 oil shale(기름을 포함한 흙) 사이의 반응으로 만들어졌을 것이라 보고되었다. 자연적으로 발생한 시멘트는 그렇지만 인공적으로 만들어진 것은 약 기원전 3000~300년 사이에 이집트인으로부터 시멘트가 만들어지기 시작되었다. 첫 시멘트는 진흙과 벽돌을 묶기 위해 밀짚을 혼합한 형태인데, 이것을 이집트인들은 피라미드와 같이 거대한 건축물을 짓는 데 사용했다. 발전은 이후 중국에서도 진행되었는데, 이는 만리장성을 짓기 위해서였다. 이후 19세기 경 미국에서 운하(Erie Canal)를 건설하기 위해 시멘트가 대량으로 필요하..
탄소화학 2020. 12. 31. 배치 반응의 압력조절 - BPR(역 압력조절기) 압력 조절기(Pressure Regulator)란? 실험 또는 산업에서 반응물이 반응할 때 압력을 일정하게 유지하는 것은 매우 중요하다. 압력의 조절은 제품의 수율 및 특성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 과도한 반응을 억제해 폭발사고가 발생하는 것을 예방하기 때문이다. 고압 반응 실험을 할 때 펌프로 압력을 가할 수 있다. 이 때 필요한 것이 압력조절기(pressure regulator)다. 하지만 분해 반응이 일어나면서 자체적으로 압력이 높아지는 반응의 경우 기체를 지속적으로 배출함으로써 압력을 유지시킬 필요가 있다. Back Pressure Regulator란? 역 압력조절기(Back pressure regulator, 이하 BPR)란 일반적으로 사용되는 압력조절기(regulator)와는 반대 개념으로 ..
탄소화학 2020. 11. 30. FCC(fluid catalytic cracking)/유동 접촉 분해 탄소와 기름은 뗄 수 없는 관계다. 일상에서 사용하는 대부분의 탄소성분이 매립된 자원(석유 및 석탄)으로부터 오기 때문. 이 포스팅은 원유를 정제할 때 사용되는 기술인 유동 접촉 분해에 대한 정리이다. 유동 접촉 분해(FCC: Fluid Catalytic Cracking)란? FCC는 고체산 촉매를 이용하여 상압 잔사유(AR)나 감압 경유(VGO) 또는 이들의 수소화 처리유(DSAR, DSVGO) 등 중질 유분으로부터 가솔린과 같은 저비점, 고부가의 탄화수소를 생산하는 반응장치다. 기존에는 원유를 증류탑으로만 분리했었지만, FCC 장치 및 고체산 촉매의 개량으로 인해 중질인 원료유를 분해하고 보다 고부가가치인 유분(가솔린 등)을 제조하는 것이 가능해졌다. ○ FCC 프로세스는 두 단계로 나뉜다. 1차 반..
탄소화학 2020. 11. 27. 분쇄에 대한 정리 제조업은 원료를 제품으로 만들 때 다양한 공정을 사용한다. 원유와 같은 액체를 가공하는 기업은 증류, 추출 등의 공학적인 기술들이 사용되고, 석탄과 같이 고체를 가공하는 기업은 분쇄, 건조, 분급 등의 공학기술이 사용된다. 이번 글은 실제로 사용되는 여러 공정 중, 분쇄에 대해 정리했다. 분쇄는 단순히 물질을 부수는 것이 전부가 아니다. 분쇄의 종류도 여러 가지가 있고, 얼마나 작게 분쇄하는지, 분급도 함께 진행되는지, 건식/습식분쇄인지 등에 따라 많은 종류로 나뉜다. 분쇄란? 분쇄란 고체 입자에 힘을 가해 작게 부수어 작은 입자로 만드는 입도 감소를 의미한다. 분쇄는 입자의 크기에 따라 조쇄, 중쇄, 미분쇄 등으로 구별되고, 1µm 이하로 분쇄할 때 초미분쇄라 한다. 고체를 잘게 부수는 목적으로는 다음..
탄소화학 2020. 11. 13. 피치(Pitch)에 대한 정리 피치라고 하면 복숭아를 생각하기 쉬운데 그 피치 아닙니다 ㅎㅎ 제가 지금 탄소에 관련된 연구를 하고 있는데, 실제 산업에서 쓰이는 용어들에 대해서 정확하게 정리가 잘 안되어있더라고요. 구글에 pitch를 검색해도 투수가 공을 던진다는 뜻의 pitch나, 음의 높이를 나타내는 high-pitch 이런 뜻이나 나오더라고요. 그래서 직접 피치(pitch)에 대해서 정리를 했습니다. 공장에서 상품을 생산하기 위해선 주재료뿐만 아니라 부재료도 다양하게 필요한데, 예를 들어 흑연 도가니를 만들기 위해서는 주재료인 코크스와 부재료인 바인더피치가 필요해요. 배터리용 인조흑연에는 코팅 재료로 피치를 사용하기도 하고, 전극봉 제작에도 피치가 사용돼요. 이처럼 다양한 분야에서 사용되는 피치는 어떤 물질일까요? PITCH 피..
탄소화학 2020. 11. 1. 하드카본과 스프트카본 탄소는 흑연화가 잘 되는지에 따라 이흑연화성 탄소(soft carbon)와 난흑연화성 탄소(hard carbon)로 구분된다. 하드 카본 난흑연화성 탄소(hard carbon)는 탄화 과정 중에 흑연층의 적층이 잘 형성되지 않고 서로 엉켜 무질서하게 배열된다. 결정의 방향이 일정하지 않아서 길게 한 방향으로 적층되기 어렵다는 특징 때문이다. 따라서 결정 크기가 매우 작고, 2,500 ℃ 이상의 고온에서 열처리 하여도 흑연 구조로 배열되지 않는다. 난흑연화성 탄소는 야자껍질, 대나무, 셀룰로오즈, 톱밥, 목재 폐기물과 같은 바이오매스 등에서 생산되며, 석탄과 석유 등을 코킹한 등방코크스로부터 얻기도 하며, 페놀수지 등의 열경화성 수지를 탄화해서 얻기도 한다. 하드 카본은 커패시터, 활성탄, 리튬이온 배터리..

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