수성가스
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1. 본문
수성가스(Water gas)는 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 혼합 가스입니다. 고온으로 가열된 코크스(C)에 수증기(H2O)를 반응시켜 생성됩니다. (C + H2O → H2 + CO).
수성가스의 특징:
- 주성분: 일산화탄소 (약 40%), 수소 (약 50%)
- 기타 성분: 이산화탄소, 메탄, 질소 등
- 생산 방법: 고온의 코크스에 수증기를 반응
- 용도:
- 기체 연료
- 수소 가스의 원료
- 합성 원료 (암모니아, 메탄올 등)
- 각종 환원용 수소원
수성가스 반응:수성가스 전환 반응(Water Gas Shift Reaction, WGS)은 수성가스 내의 일산화탄소를 수증기와 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 반응입니다. (CO + H2O ⇌ CO2 + H2) 이 반응은 수소 생산량을 늘리고 일산화탄소 농도를 줄이는 데 사용됩니다.
참고:
- 수성가스는 석탄 가스화 과정에서도 생성될 수 있습니다.
- 수성가스에 석탄계 탄화수소를 가열 분해하여 나오는 가스를 혼합하면 증열수성가스가 되며, 이는 가스 열량을 높이는 데 목적이 있습니다.
| 수성가스 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 반응식 | C + H₂O → CO + H₂ |
| 반응열 | +131 kJ/mol |
| 조성 | 수소와 일산화탄소의 혼합물 |
| 제조 방법 | 코크스 층에 수증기를 불어넣어 제조 |
| 용도 | 암모니아 합성 피셔-트롭슈 공정 옥소 공정 수소 생산 |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 수성 가스는 코크스 또는 석탄 층에 수증기를 통과시켜 생성되는 일산화탄소와 수소의 혼합 가스이다. |
| 역사 | '수성 가스'라는 용어는 19세기부터 사용되었으며, 가스등에 사용하기 위해 석탄에서 생산된 가스 연료를 지칭했다. |
| 생산 공정 | 뜨겁게 달궈진 코크스 층 (1000°C)에 수증기를 불어넣어 생산한다. 코크스 층의 온도를 유지하기 위해 공기를 주기적으로 불어넣어 코크스를 부분적으로 연소시켜야 한다. |
| 반응 | 코크스 (탄소)와 수증기가 반응하여 일산화탄소와 수소가 생성된다. 이 반응은 흡열 반응이다. |
| 추가 반응 | 수성 가스 시프트 반응 (CO + H₂O → CO₂ + H₂)을 통해 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하고 추가적인 수소를 생성할 수 있다. |
| 용도 | 하버-보슈 공정에서 암모니아 합성을 위한 원료 가스로 사용 피셔-트롭슈 공정에서 액체 연료 합성을 위한 원료 가스로 사용 옥소 공정에서 알데히드 합성을 위한 원료 가스로 사용 수소 생산을 위한 중간체로 사용 |
| 관련 공정 | 석탄 가스화 바이오매스 가스화 |
| 주의사항 | 일산화탄소는 유독하므로 수성 가스 취급 시 주의해야 한다. |
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