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Multi-Section Packing Concept을 적용한 흡착 촉진 메탄 개질화 반응을 통한 고순도 수소 생산 반응
이찬현,이기봉 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
차세대 친환경 에너지 전달체로 부각되고 있는 수소는 산업적으로 다양한 탄화수소 화합물을 반응물로 이용하는 촉매 반응을 통해 대량으로 생산되고 있다. 대표적인 수소 생산 반응으로 메탄과 스팀을 반응물로 하는 메탄 개질화 반응이 있는 데, 생산된 수소는 반응 부산물인 일산화탄소와 이산화탄소를 포함하고 있어 이를 산업적으로 활용하기 위해서는 추가적인 분리정제 과정이 필수적이다. 이때 흡착 촉진 반응을 적용할 경우, 수소 생산과 함께 반응 부산물인 이산화탄소가 흡착제를 통해 제거되면서 수소 생성 반응이 촉진돼 추가적인 분리공정 없이 고순도의 수소를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 Ni 기반 상용 촉매와 K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>가 함침된 hydrotalcite 이산화탄소 흡착제를 이용해 흡착 촉진 메탄 개질화 반응을 모사하였고, multi-section packing concept을 추가적으로 적용해 그 영향을 살펴보았다. 실험 결과, 흡착 촉진 메탄 개질화 반응은 흡착제의 성능에 의해 반응 온도에 따른 고순도 수소 생산성이 달라짐을 확인할 수 있었고, multi-section packing이 적용되었을 때 동일 반응 조건에서 보다 많은 양의 고순도 수소를 생산할 수 있음을 확인하였다.
분무형 스크러버에 내에서 액적크기에 따른 물질전달에 관한 전산해석적 연구
이찬현,장혁상 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.1
As regional air pollution gets worse by the sulfur oxides emitted from various types of vessels passing through themany countries, the International Maritime Organization establishes the emission control areas and regulates sulfur dioxide inthose areas. In order to satisfy these regional regulations, the fuel selection method and the exhaust gas post-treatment device areapplied to the ships. Due to the economic reasons, the post-treatment method of exhaust gas for reducing the amount of sulfuroxides discharged is mainly preferred. The scrubber which is dominantly used in the ships are the spray type system where thesprayed liquid drops used for capturing the soluble sulfur dioxides in the exhaust gas. The performance of the spray type systemdepends on the size distribution of the sprayed droplets. In order to evaluate this performance, we designed counterflow typescrubber and cyclone scrubber and evaluated the desulfurization efficiency and the amount of droplet evaporation according tothe size of each droplet by using computational fluid dynamics. The Eulerian-Eulerian analysis method was used because thescrubber had a gas-liquid two-phase flow inside the scrubber. When the diameter of the droplet was 100 μm, 300 μm, 500 μmand 700 μm. As a result, both of scrubbers showed high desulfurization efficiency and low evaporation amount at 500 μm and700 μm. 여러 국가를 통행하는 다양한 형태의 선박에서 배출되는 황산화물에 의해 지역적인 대기오염이 심화됨에 따라 국제해사기구에서는 황산화물 배출제어지역을 설정하여 규제하고 있다. 이러한 지역적 규제를 만족시키기 위해서는 선박의 연료선택방법과 배가스 후처리 장치가 적용되고 있으나 경제적인 이유로 스크러버를 설치하여 배출되는 황산화물의 양을 저감하는배가스 후처리 방법이 주로 선호되고 있다. 스크러버는 배출가스 중 황산화물을 액적에 흡수시켜 황산화물의 양을 저감하는 장치로 액적의 크기에 따라 스크러버의 성능이 좌우된다. 이러한 성능을 평가하기 위해서, 본 논문에서는 대향류형 스크러버와 사이클론 스크러버를 설계하고, 전산유체역학을 이용하여 각 액적의 크기에 따른 탈황 효율과 액적이 증발되는 양을 평가하였다. 평가 방법으로 스크러버 내부는 기체와 액체의 2상 유동을 가지기 때문에, Eulerian-Eulerian 해석 기법을 사용하였으며, 액적의 직경이 100 μm, 300 μm, 500 μm와 700 μm일 때 계산을 진행하여 스크러버를 분석하였다. 계산 결과, 2종류의 스크러버 모두 500 μm와 700 μm일 때 높은 탈황 효율과 낮은 증발량을 나타내었다.