에탄올/물 혼합물의 흡착 건조공정 및 설계

강신춘,박융호,주창업 한국화학공학회 1997 NICE Vol.15 No.5

PMMA 물성제어를 위한 전산모사 및 실험(Ⅰ)

남대우,장영욱,강신춘 한양대학교 에너지·환경기술연구소 1997 에너지·環境技術論文集 Vol.3 No.-

원하는 PMMA의 전환율, 수평균중합도 및 분산도를 얻고자 회분식 중합반응기의 온도궤도를 결정하였다. 원하는 물성을 얻기 위하여 먼저 순간 수평균중합도 ??의 변화를 2개의 매개변수를 갖는 식으로 설정하고 이값과 반응메카니즘으로부터 구해지는 순간수평균중합도 ??의 차의제곱을 최소화하는 온도궤도를 계산하였다. 초기 개시제의 양, 분산도 및 초기 반응온도등이 온도궤도에 어떤 영향을 주는지 고찰하였으며 계산된 온도궤도에 외란을 주어서 이것이 최종물성에 미치는 영향을 고찰하여 적절한 ??을 선택하고자 하였다. ?? 형태는 초반에는 일정값을 유지하다가 후반에 완만하게 증가하도록 설정하는 것이 바람직하였다. In order to obtain the desired PMMA physical properties(conversion rate, number-average degree of polymerization and polydispersity), temperature-time profiles of a batch reactor were calculated. It was obtained by minimization of the square of the difference between instantaneous number-average degree of polymerization, ?? (two parameters guess function), and ??(from reaction mechanism). We found that the profile was influenced by the changes in the initiator loading amounts, polydispersity and initial reaction temperature. To get the suitable selection of ?? type, we introduced the disturbance to the profile which affect to the physical properties of polymer. It was found that for good physical properties of polymer the value of ?? need to be maintained at a point steadily in the initial stage and to be increased slightly thereafter.

Pilot 규모 회분식 PU 중합반응기의 온도 및 점도제어

우기수,강신춘 한양대학교 에너지·환경기술연구소 1998 에너지·環境技術論文集 Vol.4 No.-

실험실 규모의 합성 자료와 결과, 관련정보를 기초로 하여 폴리우레탄 합성이 가능한 50 liter 규모의 Pilot 회분식 중합 반응기를 제작하고 반응기의 온도와 점도를 유지하고자MRAC(model-reference adaptive control)과 순차적 제어를 도입하였다. 여러 가지 외란의 영향에도 불구하고 반응기의 온도와 점도의 제어는 만족할 만한 결과가 얻어졌지만 최종 분자량은 공업용 시약의 사용으로 인하여 실험실 규모의 합성결과에 미치지 못하는 결과를 얻었다. A batch polymerization reactor of pilot scale for polyurethane manufacture has been built to scale-up the preparation procedure obtained from the laboratory experiments. We could successfully maintain the regular operating conditions by applying the model reference adaptive control(MRAC), integrated anti-windup algorithm and sequencial control. We obtained satisfactory results in controlling the temperature and viscosity of the reaction mixture to maintain regular operating condition, and the trend of the reaction was similer to the results of lab. scale experiment which proved the superiority of adaptive control.

도시고형폐기물의 성분분석에 관한 연구

선정화,김희택,배성렬,강신춘 한양대학교 에너지·환경기술연구소 1994 에너지·環境技術論文集 Vol.1 No.-

도시지역에서 배출되는 일반폐기물에 대한 성분분석결과 밀도는 250∼300㎏/㎥, 수분함량은 중량비로 평균 51.83%, 가연성분 42.09%, 회분 6.08%로 각각 측정되었다. 한편, 저위발열량은 주거지역이 700∼1,700㎉/㎏, 상업지역이 2,000㎉/㎏이상으로 측정되어 상업지역이 주거 지역보다 발열량이 높은 폐기물이 배출됨을 알 수 있었는데 이는 수분함량이 높은 주개류의 배출이 상업지역이 주거지역보다 적으며 소비자 포장지로서 종이, 비닐, 플라스틱류 등의 사용이 많은데 기인하는 것으로 생각되어 진다. 한편, 분리수거, 유가품에 대한 자원 재활용, 연탄재 배출의 감소추세 등의 효과로 폐기물 중 불연성 함량은 줄어들고 반면 종이, 비닐, 플라스틱류 등의 가연성 폐기물의 함량은 크게 늘어 전체적으로 폐기물의 질이 향상되고 있음을 알 수 있다. The analysis results of components of municipal solid wastes are as follows : ① Density ranged from 250㎏/㎥ to 300㎏/㎥. ② Water content, combustible content and ash content measured 51.83%, 42.09%, 6.08% respectively. ③ Low calorific value was ranged from 700 to 1,700㎉/㎏ in residential area and measured 2,000㎉/㎏ in commercial one. Therefore, it was known that calorific value of wastes in residential area is smaller than that in commercial area. Also, the quality of wastes was improved by increase of combustible content which results from vitality of valuable recycling, reduction trend of briquette ash generation rate and increase of paper, plastic consumption as wrapping materials.

회분식 PMMA 중합반응기 온도의 적응 제어

김영중,강신춘 한양대학교 에너지·환경기술연구소 1998 에너지·環境技術論文集 Vol.4 No.-

회분식 PMMA 중합반응의 비선형적 거동을 고려하여 적응제어 알고리즘을 이용한 제어기를 설계하고, 원하는 PMMA의 물성을 얻고자 반응기 온도 궤도를 계산하여 이를 추적하는 실험을 행하였다. 사용된 적응 제어 기법은 Self-Tuning Regulator로써 servo기능뿐만 아니라 외란에 대한 Regulation기능을 가짐으로써 온도 궤도 추적에 있어서 중합반응의 비이상성에도 불구하고 만족할 만한 온도제어를 행할 수 있었다. 중합된 고분자의 단량체 전환율과 수평균 분자량의 변화는 예상된 값과 잘 일치함을 확인하였다. We designed a controller by using adaptive control algorithm considering the nonlinear behavior of a batch PMMA polymerization reaction, calculated the reactor temperature trajectory to get the desired properties of PMMA, and then practiced the temperature trajectory tracking control experiments. We used the Self-Tuning Regulator among the adaptive control algorithms, which had not only servo but also regulation against the disturbances. The temperature control was therefore found quite satisfactory in the cases of tracking the temperature trajectory in spite of the nonlinear features of polymerization reaction system. We satisfied with the results that the conversions of monomer and the average molecular weights of polymer per given times from the tracking experiments for the two temperature trajectory almost agreed with the simulated values.

부타디엔 회수공정의 전산 모사

김희철,박융호,강신춘 한양대학교 에너지 ·환경기술연구소 1995 에너지·環境技術論文集 Vol.2 No.-

납사분해 공정에서 얻어진 C4 유분으로부터 부타디엔을 분리해 내는 부타디엔 회수공정에 대하여 상용 공정 모사기인 Aspen Plus를 활용하여 공정 무사를 수행하였다. 열역학적 물성치 계산에는 NRTL-option을 사용하였고, 증류탑의 모사에 있어서는 공정조건 대신 각 단계에 요구되는 제품의 순도를 맞추도록 하였으며, 공정 내의 복잡한 recycle 구조를 분석하여 각 block의 계산순서를 지정함으로써 수렴 문제를 해결하였다. 수립된 모델은 여러가지 조건의 feed를 처리하는 경우에 대해 공정의 물질수지를 비교적 정확하게 예측할 수 있었고, 이를 이용하여 1차 추출증류 부분의 3가지 조작변수가 각각 변화할 때 일어나는 영향을 파악할 수 있었다. A simulation model was established using a commercial simulator (Aspen Plus) for a butadiene recovery process which is used to separate 1,3-butadiene from C4 fraction that is obtained in cracking of naphtha. Redlich-Kwong equation of state and NRTL activity coefficient model were used for physical property calculation, and the specifications for the purity of the product in each stage were applied in modeling the distillation towers. The convergence problem was solved by analyzing the process flowsheet and designating the calculation sequence for the blocks. The process model predicted the material balances successfully for various kinds of feed to the process and was applied to find the effects of the changes in the three manipulated variables in the part of 1st extractive distillation on the process streams.

퍼지모델링을 이용한 퍼지 Feedforward/Feedback 제어기의 설계

강신춘,이 혁 한양대학교 에너지·환경기술연구소 1994 에너지·環境技術論文集 Vol.1 No.-

For the elimination of effects of disturbances and setpoint variations on the process, a fuzzy feedforward/feedback controller was designed by fuzzy modeling and heuristics about the process. Analyzing process operation data sets we constructed the fuzzy model that could calculate the values of manipulated variables at steady-state for the load and/or setpoint change. We also designed the fuzzy feedforward controller based on fuzzy model and the fuzzy feedback controller based on heuristics about the process. The designed controller was implemented on cooling tank and the performance of controller was evaluated experimentally. Experiments show that performance of proposed fuzzy feedforward/feedback controller against the load and/or setpoint change was better than that of the conventional PI(Proportional Integral) controller in spite of the nonlinearity of the process and the allowance of noise variations in operation data sets.

PMMA 물성제어를 위한 전산모사 및 실험(Ⅱ)

강신춘,조홍제 한양대학교 에너지·환경기술연구소 1997 에너지·環境技術論文集 Vol.3 No.-

원하는 PMMA의 물성치 ??, ??, ??를 얻기 위하여 회분식 PMMA중합 반응에서의 초기 조업조건과 순간 수평균 중합도의 형태를 가정하고 반응기 온도궤도를 계산하였다. 온도 궤도를 추적하기 위하여 전형적인 PID제어기와 PID제어기에 coordination rules를 결합시킨 feedback-feedforward 제어기를 이용하였다. 또한, 외란에 강하고 응답이 빠른 output feedback GLC를 이용하였으며 비선형계를 선형화 하는데에는 수치모사로부터 추정된 값들을 사용하였다. 온도 궤도 추적 실험을 통하여 얻은 고분자의 전환율과 순간 수평균 분자량을 수치 모사로부터 얻은 물성치와 비교한 결과 만족할 정도로 유사한 결과를 얻었다. The reaction temperature profiles were investigated to obtain the desired PMMA physical properties, assuming a initial operating conditions of batch PMMA polymerization reactor and the type of instantaneous number average degree of polymerization. Typical PID controller and feedback-feedforward controller in which combined coordination rules are combined with PID controller were used. Also, robust output feedback GLC with a faster response was equipped and estimated value from numerical calculation was used to linearize the nonlinear system. Conversion and number of average molecular weight(NAMW) obtained from temperature profile tracking experiment and instantaneous NAMW are in excellent agreement with those obtained from simulation study.

Dealumination에 의한 NaY zeolite의 개질과 VOCs 흡착특성에 관한 연구

강신춘 ( Shinchoon Kang ),이화열 ( Hwayeol Lee ),박융호 ( Yeungho Park ) 한국화학공학회 2015 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.53 No.3

본 연구에서는 활성탄을 대체하는 소재로서 재생이 용이하고 열적 안정성이 높은 DAY (Dealuminated Y-type) 제올라이트를 제조하였다. 원료물질로는 NaY 제올라이트를 이용하였으며, 이온교환, 소성, 수증기처리, 산처리의 단계를 거쳐 DAY 제올라이트를 제조하였다. 이때 결정성을 유지하면서 높은 Si/Al ratio를 얻기 위하여 소성 온도, 시간 및 수증기 처리 시간에 변화를 주었다. 또한 제조한 DAY 제올라이트, 원료 물질인 NaY 제올라이트 및 상용 제올라이트 인 HISIV 1000에 대하여 상대습도 50%의 공기 흐름 중에서 VOCs 들에 대한 흡착 실험을 하였다. 520 oC에서 4시 간 소성 및 7시간의 수증기처리를 통해 제조한 DAY 제올라이트는 결정성이 유지되었고, Si/Al ratio는 80.4이였다. 수 분흡착특성은 NaY 제올라이트의 10% 정도로 소수성을 나타내었다. 상용 DAY 제올라이트인 HISIV 1000과 비교한 결과 극성이 강한 MEK에 대해서는 0.8배 정도의 흡착용량을 보였으나, 무극성이거나 극성이 약한 toluene과 EA에 대해서 각각 1.6배, 1.3배 정도 높은 흡착 용량을 보였다. In this work, DAY (Dealuminated Y-type) zeolites were prepared to be used as easily regenerable and thermally stable adsorbent substituting activated carbon. NaY zeolites were transformed into DAY zeolites through ion exchange, calcination, steaming, and acid leaching. Calcination temperature and time, and steaming time were changed to increase the Si/Al ratio and maintain crystallinity. Adsorption of VOCs were done for prepared DAY, commercial NaY and Hisiv 1000 in air with relative humidity of 50%. The DAY zeolite prepared by calcination at 520 oC for 4 hrs and steaming for 7 hrs had a same structure and a Si/Al ratio of 80.4. Its adsorption capacity for water vapor was 10% of NaY, indicating its hydrophobicity. Its adsorption capacity for MEK was 0.8 times of Hisiv 1000, that for toluene 1.6 times, and that for EA 1.3 times.

PUD pilot에서 자동점도 측정을 이용한 교반효과에 관한 연구

강신춘 ( Kang Sin Chun ),조성욱 ( Jo Seong Ug ) 한국공업화학회 2003 공업화학 Vol.14 No.7

8 L pilot 반응기에서 isophorone diisocyanate (IPDI), polycarbonate diol (PCD), dimethylol propionic acid (DMPA)가 주성분인 프리폴리머로부터 수분산성 폴리우레탄을 제조할 때 프리폴리머 합성단계의 종말점을 반응기 교반모터에 걸리는 부하 변화와 점도의 관계로부터 확인하였다. 수분산과정의 교반속도에 따른 점도 변화 및 최종 분산체의 입자크기를 측정하고, 필름성형시의 수분 증발속도와 성형된 필름의 열적 성질을 측정하였다. 물을 투입하여 수분산하면 처음에는 점도가 증가하다가 일정 시간이 지난 후 점도가 감소하였다. 교반속도를 증가시키면 수분산 초기의 점도증가 폭이 감소하였으며 분산체의 입자크기도 감소하였다. 분산체의 입자 크기가 작을 수록 필름 성형시의 수분 증발속도가 감소하였다. 그러나 필름의 열분해 온도와 Tg는 교반속도에 거의 영향을 받지 않았다. Polyurethane dispersion(PUD) was prepared with polycarbonate diol(PCD), isophorone diisocyanate(IPDI) and dimethylol propionic acid (DMPA) in a 8 L pilot reactor. The end point of prepolymerization step was measured by the changed in the torque of the stirring motor which is related to the viscosity of reaction mixtures. The changes in the viscosity of reaction mixtures, particle size distribution of PUD, water evaporation rate in film casting and thermal properties of cast film were investigated as varying the stirring rate in dispersion step. During the dispersion step, the viscosity of reaction mixture increased initially, and then decreased sometime later. The extent of viscosity increase and particle size of PUD decreased with the stirring rate. As the particle size became smaller, the evaporation rate decreased. But thermal properties of cast film such as thermal decomposition temperature and glass temperature were not affected by the particle size of PUD.