온실가스 배출의 이해 - 화학분야(카바이드 생산, 소다회 생산)

카바이드 생산

가. 카바이드 배출 특성

• 카바이드 생산공정의 온실가스 배출은 탄화칼슘(CaC2) 및 탄화규소(SiC) 생산과정에서 CO2, CH4, CO, SO2를 배출

   - 생산공정에서 탄소함유원료를 사용하면 CO2와 CO를 배출

   - 생산공정에서 수소함유 휘발성 화합물과 석유코크스에 있는 황은 CH4와 SO2를 배출

 

• CaC2 (탄화칼슘, 칼슘카바이드)

  - 순수한 것은 정방계에 속하는 무색 결정

  - 칼슘의 탄소화합물로 공업적으로 생석회와 코크스나 무연탄 등의 탄소를 전기로속에서 가열하여 제조

  - 비료, 아세틸렌의 원료로 사용되고, 제강의 탈황, 탈산제 등으로 이용

  - CaO + 3C → CaC2 + CO

 

• SiC(탄화규소, 실리콘카바이드)

  - 반짝이는 흑색, 고온 강도가 높고 내마모성, 내산화성, 내식성 등 우수

  - 인공연마제로 사용

  - 규사(차돌모레)와 석유코크스로 부터 생산

  - SiO2 + 2C → Si + 2CO,  Si + C → SiC

  - SiO2 + 3C → SiC + 2CO

 

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나. 카바이드 생산 공정의 이해

• 카바이드는 일반적으로 칼슘의 탄소화합물인 탄화칼슘(CaC2) 임
• 카바이드 생산공정의 온실가스 배출은 탄화규소(SiC) 및 탄화칼슘(CaC2) 생산과 과정에서 CO2, CH4, CO 를 배출

   - CaO + 3C → CaC2 + CO (+1/2O2 → CO2

   - SiO2 + 3C → SiC + 2CO (+ O2 → 2CO2

   - SiC 제조시설에서 석유코크스에 함유되어 있는 CH4의 탈루 발생

•  
• 아세틸렌의 원료로 사용

 

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라. 물질 에너지 수지 이해

 1) 카바이드 생산시설(반응시설)의 물질 수지

  가) Input

• 원료 : 석유코크스, 석회(CaO), 기타 혼합물
• 에너지 : 석탄, LNG
• 기타 연료 및 원료 : 탄소전극봉, 공기

  나) Output

• 제품 : 칼슘카바이드
• 온실가스 배출 : CO2 
• 기타 부산물: 폐수, 폐기물 등

 

   다) 배출량 산정 방법론(tier 1)

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마. 배출량 산정 방법론

• 배출계수

 

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소다회 생산

가. 소다회 배출 특성

• 소다회생산의 CO2 배출량은 제조공정에 따라 상이카바이드 생산공정의 온실가스 배출은 탄화칼슘(CaC2) 및 탄화규소(SiC) 생산과정에서 CO2, CH4, CO, SO2를 배출
• 전세계 소다회 생산의 약 75%를 차지하는 솔베이 공법

   - 탄산칼슘이 열분해 되어 산화칼슘(CaO)과 CO2를 생성

   - 중탄나트륨이 열분해되어 소다회인 탄산나트륨(Na2CO3)과, 물, CO2를 생성

   - 이 과정에서 발생한 CO2는 포집, 압축되어 소다회 생산하는 과정에서 재활용 되므로 이론적으로 CO2 배출이 없다고 가정

 

• 천연소다회 생산공정은 전세계의 25%를 차지

  - 천연소다회를 만드는 원석인 트로나가 소성되는 과정에서 CO2가 물과 함께 부산물로 배출

 

반응형

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나. 소다회 생산 공정의 이해

• 탄산나트륨(Na2CO3)은 백색의 분말 형태
• 유리·비누 등의 제조 원료로 사용되며, 알칼리로서 종이제조, 정수처리에 사용

   - Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2

 

• 소금을 원료로 하여 합성하는 합성소다회, 천연에 존재하는 탄산소다염을 정제하여 얻는 천연소다회가 있음
• 생산방법 1(천연소다회 정제법)

      - 2Na2CO3·NaHCO3·2H2O(Trona) → 3Na2CO3(Soda Ash) + 5H2O + CO2

 

• 생산방법 2(암모니아 소다회공법-Solvay 공정)

      - NaCl + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl

      - 2NaHCO3 → NaCO3 + CO + H2O

 

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다. 물질 에너지 수지 이해

 1) 소다회 제조시설의 물질 수지

  가) Input

• 원료 : 원염, 코크스, 석회석, 암모니아
• 에너지 : 스팀
• 기타 첨가제 : 해수

  나) Output

• 제품 : 소다회
• 온실가스 배출 : CO2 
• 기타 부산물: NH3, CO2
• 폐기물 : 폐액, 폐가스

 

2) 천연소다회 제조공정 물질수지

  가) Input

• 원료 : 트로나광석
• 에너지 : LNG, B-C유

  나) Output

• 제품 : 소다회
• 온실가스 배출 : CO2 

 

   다) 배출량 산정 방법론(tier 1)

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마. 배출량 산정 방법론

• 배출계수

 

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