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문제 정의
- 본 연구에서는 수소 이외에 메탄, 이산화탄소, 일산화탄소가 포함된 혼합 가스를 대상으로 강한 흡 착성분 들을 제거한 청정한 고순도의 수소를 회수하 기 위하여 다양한 조업조건에서의 결과를 전산모사 를 통하여 알아보았다. PSA공정은 여러 단계의 세부 공정으로 진행되며 가압, 감압 과정에서 탑 내의 압 력, 공급속도, 유체성분, 온도 등의 변수가 생산성 순도, 회수율 등에 영향을 미치는데, 특히 흡착탑 내 에 2중으로 충전한 활성탄과 제올라이트 간의 길이 비가 고순도의 제품을 생산하는데 미치는 영향과 그 최적화에 대하여 연구, 고찰하였다.
- 본 연구에서는 수소 이외에 메탄, 이산화탄소, 일산화탄소가 포함된 혼합 가스를 대상으로 강한 흡 착성분 들을 제거한 청정한 고순도의 수소를 회수하 기 위하여 다양한 조업조건에서의 결과를 전산모사 를 통하여 알아보았다. PSA공정은 여러 단계의 세부 공정으로 진행되며 가압, 감압 과정에서 탑 내의 압 력, 공급속도, 유체성분, 온도 등의 변수가 생산성 순도, 회수율 등에 영향을 미치는데, 특히 흡착탑 내 에 2중으로 충전한 활성탄과 제올라이트 간의 길이 비가 고순도의 제품을 생산하는데 미치는 영향과 그 최적화에 대하여 연구, 고찰하였다.
- 또한 orthogonal collocation method의 특성으로 나타나는 결과의 불안정 상태를 안정시키기 위해 CPN (collocation point number)을 14로 결정하였으며 순환 정상상태에 도달하기 위한 cycle의 수를 50으로 하여 수행하였다. 또한 지금까 지의 흡착탑 내 활성탄 충전길이 효과는 주로 파과 곡선을 이용한 연구가 많았으나[9] 본 연구에서는 혼 합가스 구성 성분들 간의 흡착탑 내 거동 및 온도, 농도분포를 분석하는 방법으로 연구하였다.
- 또한 orthogonal collocation method의 특성으로 나타나는 결과의 불안정 상태를 안정시키기 위해 CPN (collocation point number)을 14로 결정하였으며 순환 정상상태에 도달하기 위한 cycle의 수를 50으로 하여 수행하였다. 또한 지금까 지의 흡착탑 내 활성탄 충전길이 효과는 주로 파과 곡선을 이용한 연구가 많았으나[9] 본 연구에서는 혼 합가스 구성 성분들 간의 흡착탑 내 거동 및 온도, 농도분포를 분석하는 방법으로 연구하였다.
- 이러한 이유로 국내에서도 사용 되고 있으나 아직 외국의 기술의존도가 높고 보다 과 학적인 설계와 운전기술이 요구되고 있다卩-2]. 본 연구에서는 수소 이외에 메탄, 이산화탄소, 일산화탄소가 포함된 혼합 가스를 대상으로 강한 흡 착성분 들을 제거한 청정한 고순도의 수소를 회수하 기 위하여 다양한 조업조건에서의 결과를 전산모사 를 통하여 알아보았다. PSA공정은 여러 단계의 세부 공정으로 진행되며 가압, 감압 과정에서 탑 내의 압 력, 공급속도, 유체성분, 온도 등의 변수가 생산성 순도, 회수율 등에 영향을 미치는데, 특히 흡착탑 내 에 2중으로 충전한 활성탄과 제올라이트 간의 길이 비가 고순도의 제품을 생산하는데 미치는 영향과 그 최적화에 대하여 연구, 고찰하였다.
- 이러한 이유로 국내에서도 사용 되고 있으나 아직 외국의 기술의존도가 높고 보다 과 학적인 설계와 운전기술이 요구되고 있다卩-2]. 본 연구에서는 수소 이외에 메탄, 이산화탄소, 일산화탄소가 포함된 혼합 가스를 대상으로 강한 흡 착성분 들을 제거한 청정한 고순도의 수소를 회수하 기 위하여 다양한 조업조건에서의 결과를 전산모사 를 통하여 알아보았다. PSA공정은 여러 단계의 세부 공정으로 진행되며 가압, 감압 과정에서 탑 내의 압 력, 공급속도, 유체성분, 온도 등의 변수가 생산성 순도, 회수율 등에 영향을 미치는데, 특히 흡착탑 내 에 2중으로 충전한 활성탄과 제올라이트 간의 길이 비가 고순도의 제품을 생산하는데 미치는 영향과 그 최적화에 대하여 연구, 고찰하였다.
가설 설정
- 1. 가스는 이상기체처럼 행동한다. 2.
- 가스는 이상기체처럼 행동한다. 2. 탑 내의 압력은 시간에 따라 변하지만 축 방향 으로의 압력은 균일하다. 3.
- 가스는 이상기체처럼 행동한다. 2. 탑 내의 압력은 시간에 따라 변하지만 축 방향 으로의 압력은 균일하다. 3.
- 탑 내의 압력은 시간에 따라 변하지만 축 방향 으로의 압력은 균일하다. 3. 탑 내의 유체는 축 방향으로 물질분산을 고려 한 plug 흐름 모델로 표현된다. 4.
- 탑 내의 압력은 시간에 따라 변하지만 축 방향 으로의 압력은 균일하다. 3. 탑 내의 유체는 축 방향으로 물질분산을 고려 한 plug 흐름 모델로 표현된다. 4.
- 가스상과 흡착제 간의 물질전달은 LDF (Linear Driving Force) 모델로 표시된다. 5. 고체 흡착제와 가스상은 언제나 열적 평형상태 에 있다. 6.
- 가스상과 흡착제 간의 물질전달은 LDF (Linear Driving Force) 모델로 표시된다. 5. 고체 흡착제와 가스상은 언제나 열적 평형상태 에 있다. 6.
- 고체 흡착제와 가스상은 언제나 열적 평형상태 에 있다. 6. 탑의 반경과 축 방향으로의 열전달은 무시한다. 7.
- 탑의 반경과 축 방향으로의 열전달은 무시한다. 7. 온도와 조성에 따른 기체와 고체 흡착제의 비 열 변화는 무시한다.
- 탑의 반경과 축 방향으로의 열전달은 무시한다. 7. 온도와 조성에 따른 기체와 고체 흡착제의 비 열 변화는 무시한다.
- 위의 식 들을 이용하여 탑 내부에서 기체들의 유속 및 농도를 구할 수 있다. 수치해석에 필요한 압 력과 시간과의 관계는 선형으로 가정하였고, 고압원 료 공급단계와 저압 생성물 퍼지 단계에서는 각각 고압과 저압으로 일정하게 유지된다고 보았다. 생성 물 가압과 감압 단계에서 나오는 유출가스가 다른 탑으로 유입시 유출가스는 완전히 혼합되어 균일한 조성의 가스로 유입된다고 보았다.
- 위의 식 들을 이용하여 탑 내부에서 기체들의 유속 및 농도를 구할 수 있다. 수치해석에 필요한 압 력과 시간과의 관계는 선형으로 가정하였고, 고압원 료 공급단계와 저압 생성물 퍼지 단계에서는 각각 고압과 저압으로 일정하게 유지된다고 보았다. 생성 물 가압과 감압 단계에서 나오는 유출가스가 다른 탑으로 유입시 유출가스는 완전히 혼합되어 균일한 조성의 가스로 유입된다고 보았다.
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