중회귀분석을 사용하여 혼합연료가스의 탄화수소이슬점(DT)을 구하였다. QSDR(Quantitative Structure Dew-point Relationship)에서 주요한 설명인자는 혼합연료가스 중의 평균탄소수(CN : carbon number)와 혼합연료가스 중의 가지달린 이성질체 비율(BI : the ratio of the branched isomer)이었다. 혼합연료가스의 압력을 100 kPa ~ 500 kPa로 변화시키며 QSDR을 수행한 결과는 다음과 같다. $$DT(^{\circ}C)=-683.1+1224.98CN-898.01CN^2+308.58CN^3-49.56CN^4+3.02CN^5-12.42BI$$ (at 100 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (1) $$DT(^{\circ}C)=-745.2+1351.66CN-978.1CN^2+332.7CN^3-52.96CN^4+3.20CN^5-12.84BI$$ (at 200 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (2) $$DT(^{\circ}C)=-795.4+1457.1CN-1051.1CN^2+357.53CN^3-57.07CN^4+3.46CN^5-13.10BI$$ (at 300 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (3) $$DT(^{\circ}C)=-868.1+1608.4CN-1156.0CN^2+393.38CN^3-63.06CN^4+3.85CN^5-13.39BI$$ (at 500 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (4) 혼합연료 중의 평균탄소수의 값이 감소하거나 비점이 낮은 가지달린 이성질체의 비율이 증가할 때 탄화수소 이슬점이 낮아진다. 이 결과는 중회귀분석에 의하여 얻어진 탄화수소이슬점과 상용프로그램 VMGSim을 통하여 계산된 값과 유사하였다.
중회귀분석을 사용하여 혼합연료가스의 탄화수소 이슬점(DT)을 구하였다. QSDR(Quantitative Structure Dew-point Relationship)에서 주요한 설명인자는 혼합연료가스 중의 평균탄소수(CN : carbon number)와 혼합연료가스 중의 가지달린 이성질체 비율(BI : the ratio of the branched isomer)이었다. 혼합연료가스의 압력을 100 kPa ~ 500 kPa로 변화시키며 QSDR을 수행한 결과는 다음과 같다. $$DT(^{\circ}C)=-683.1+1224.98CN-898.01CN^2+308.58CN^3-49.56CN^4+3.02CN^5-12.42BI$$ (at 100 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (1) $$DT(^{\circ}C)=-745.2+1351.66CN-978.1CN^2+332.7CN^3-52.96CN^4+3.20CN^5-12.84BI$$ (at 200 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (2) $$DT(^{\circ}C)=-795.4+1457.1CN-1051.1CN^2+357.53CN^3-57.07CN^4+3.46CN^5-13.10BI$$ (at 300 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (3) $$DT(^{\circ}C)=-868.1+1608.4CN-1156.0CN^2+393.38CN^3-63.06CN^4+3.85CN^5-13.39BI$$ (at 500 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (4) 혼합연료 중의 평균탄소수의 값이 감소하거나 비점이 낮은 가지달린 이성질체의 비율이 증가할 때 탄화수소 이슬점이 낮아진다. 이 결과는 중회귀분석에 의하여 얻어진 탄화수소이슬점과 상용프로그램 VMGSim을 통하여 계산된 값과 유사하였다.
The equations of hydrocarbon dew points(DT) of the fuel gas mixtures have been derived using the multiple regression analysis. In QSDR(Quantitative Structure Dew-point Relationship), the principal descriptors are CN(average carbon number) and BI(the ratio of the branched isomers). QSDRs studied by c...
The equations of hydrocarbon dew points(DT) of the fuel gas mixtures have been derived using the multiple regression analysis. In QSDR(Quantitative Structure Dew-point Relationship), the principal descriptors are CN(average carbon number) and BI(the ratio of the branched isomers). QSDRs studied by changing the pressures of the fuel gas mixtures in the range of 100 kPa ~ 500 kPa are as follows; $$DT(^{\circ}C)=-683.1+1224.98CN-898.01CN^2+308.58CN^3-49.56CN^4+3.02CN^5-12.42BI$$ (at 100 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (1) $$DT(^{\circ}C)=-745.2+1351.66CN-978.1CN^2+332.7CN^3-52.96CN^4+3.20CN^5-12.84BI$$ (at 200 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (2) $$DT(^{\circ}C)=-795.4+1457.1CN-1051.1CN^2+357.53CN^3-57.07CN^4+3.46CN^5-13.10BI$$ (at 300 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (3) $$DT(^{\circ}C)=-868.1+1608.4CN-1156.0CN^2+393.38CN^3-63.06CN^4+3.85CN^5-13.39BI$$ (at 500 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (4) As the average carbon numbers in the mixed fuel being reduced or the ratio of the branched isomers having a boiling point lower increase, The hydrocarbon dew point becomes lower, The differences between the hydrocarbon-dew points determined by the multiple regression and those calculated by the commercial program, VMGSim are negligible.
The equations of hydrocarbon dew points(DT) of the fuel gas mixtures have been derived using the multiple regression analysis. In QSDR(Quantitative Structure Dew-point Relationship), the principal descriptors are CN(average carbon number) and BI(the ratio of the branched isomers). QSDRs studied by changing the pressures of the fuel gas mixtures in the range of 100 kPa ~ 500 kPa are as follows; $$DT(^{\circ}C)=-683.1+1224.98CN-898.01CN^2+308.58CN^3-49.56CN^4+3.02CN^5-12.42BI$$ (at 100 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (1) $$DT(^{\circ}C)=-745.2+1351.66CN-978.1CN^2+332.7CN^3-52.96CN^4+3.20CN^5-12.84BI$$ (at 200 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (2) $$DT(^{\circ}C)=-795.4+1457.1CN-1051.1CN^2+357.53CN^3-57.07CN^4+3.46CN^5-13.10BI$$ (at 300 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (3) $$DT(^{\circ}C)=-868.1+1608.4CN-1156.0CN^2+393.38CN^3-63.06CN^4+3.85CN^5-13.39BI$$ (at 500 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (4) As the average carbon numbers in the mixed fuel being reduced or the ratio of the branched isomers having a boiling point lower increase, The hydrocarbon dew point becomes lower, The differences between the hydrocarbon-dew points determined by the multiple regression and those calculated by the commercial program, VMGSim are negligible.
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문제 정의
탄화수소 이슬점은 실험적으로 일정한 압력에서 액화되는 온도를 측정할 수 있으나 이 방법은 고압설비 등의 시험장비가 필요하기 때문에 상용프로그램을 사용하여 탄화수소 이슬점을 예측하고 있다. 그러나 본 연구에서는 탄화수소 이슬점에 영향을 줄 수 있는 후보설명인자를 찾고 그 중에 중요한 설명인자에 근거하여 탄화수소 이슬점을 예측하고자 한다. 후보설명 인자는 평균분자량(MMW: mean molecular weight), 평균 탄소수(CN : average carbon number), 가지달린 이성질체 비율(BI: the ratio of the branched isomer)가 있으나 평균 분자량과 평균탄소수는 상관분석 결과, 상관계수가 선형적으로 의존적이어서 CN 과 BI를 설명인자로 선택하였다.
본 연구를 통하여 연료용 혼합가스의 탄화수소이슬점 추정을 위한 예측식을 얻을 수 있었다. 예측식에서 주요한 설명인자는 연료용 혼합가스의 평균 탄소수와 가지달린 이성질체의 비율이었다.
제안 방법
이를 위해 도시가스는 액화가능성이 있는 수분농도, 탄화수소이슬점 등을 철저히 관리하여야 한다. 우리 연구를 통하여 가스조성만 알면 탄화수소이슬점을 추정할 수 있는 방법을 개발하여 탄화수소가 주성분인 미지의 성분에 대하여 적용하였다. 본 연구에서 사용한 상용프로그램의 기체상태방정식은 Peng Robinson equation 이었다[2].
데이터처리
3. Plots of the results calculated using our multiple linear regressions for 4 testing sets in the mixed gas.
탄화수소이슬점 예측을 위해 9가지 종류의 연료용 혼합가스의 CN, BI 값을 계산한 후, 엑셀프로그램을 사용하여 탄화수소 이슬점을 적절하게 추정할 수 있는 중회귀분석 계수를 구하였다.
이론/모형
우리 연구를 통하여 가스조성만 알면 탄화수소이슬점을 추정할 수 있는 방법을 개발하여 탄화수소가 주성분인 미지의 성분에 대하여 적용하였다. 본 연구에서 사용한 상용프로그램의 기체상태방정식은 Peng Robinson equation 이었다[2].
성능/효과
본 연구를 통하여 연료용 혼합가스의 탄화수소이슬점 추정을 위한 예측식을 얻을 수 있었다. 예측식에서 주요한 설명인자는 연료용 혼합가스의 평균 탄소수와 가지달린 이성질체의 비율이었다. 평균탄소수가 증가할수록, 가지달린 이성질체의 비율이 감소할수록 탄화수소이슬점은 증가하였다.
그러나 부탄이 주성분인 LP3-1, LP4-1, LP5-1의 경우에는 측정값과 예측값이 거의 일치하였다. 즉 천연가스 성분보다 부탄이 주성분인 연료용 혼합가스의 탄화이슬점 예측이 더 정확하였다.
탄화수소이슬점 추정 계산식에서 가스압력이 증가함에 따라 상수항과 CN의 2차항 계수, 4차항 계수, BI 계수는 감소하나 CN의 1차항 계수, 3차항 계수, 5차항 계수는 각각 증가하는 경향을 띤다.
예측식에서 주요한 설명인자는 연료용 혼합가스의 평균 탄소수와 가지달린 이성질체의 비율이었다. 평균탄소수가 증가할수록, 가지달린 이성질체의 비율이 감소할수록 탄화수소이슬점은 증가하였다. 탄소수가 적을수록, 구형에 가까운 구조인 가지달린 이성질체의 비율이 높아질수록 반델스발스 인력 등의 분자간의 인력이 감소로 인해 쉽게 기화되는 성질이 강해지며 탄화수소 이슬점이 낮아지게 하는 것으로 추정된다.
그러나 본 연구에서는 탄화수소 이슬점에 영향을 줄 수 있는 후보설명인자를 찾고 그 중에 중요한 설명인자에 근거하여 탄화수소 이슬점을 예측하고자 한다. 후보설명 인자는 평균분자량(MMW: mean molecular weight), 평균 탄소수(CN : average carbon number), 가지달린 이성질체 비율(BI: the ratio of the branched isomer)가 있으나 평균 분자량과 평균탄소수는 상관분석 결과, 상관계수가 선형적으로 의존적이어서 CN 과 BI를 설명인자로 선택하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도시가스 품질검사 항목 중 안전에 직결된 것에는 무엇이 있는가?
국내에 도입되고 있는 천연가스 열량 저하 및 수입다변화로 인한 소비자의 안전확보를 위해 2012년부터 도시가스 품질검사가 시행되었으며 품질검사 항목 중 안전과 직결된 것으로 탄화수소 이슬점, 부취농도 등이 있다. 이 중에 탄화수소 이슬점은 가스 조성과 가스압력 등에 의하여 결정된다.
도시가스 품질검사 항목 중 탄화수소 이슬점은 무엇에 의하여 결정되는가?
국내에 도입되고 있는 천연가스 열량 저하 및 수입다변화로 인한 소비자의 안전확보를 위해 2012년부터 도시가스 품질검사가 시행되었으며 품질검사 항목 중 안전과 직결된 것으로 탄화수소 이슬점, 부취농도 등이 있다. 이 중에 탄화수소 이슬점은 가스 조성과 가스압력 등에 의하여 결정된다. 도시가스는 배관을 통하여 운송되므로 메탄이 주성분인 경우, 7 MPa에서 -12 ℃이하이어야 한다[1].
도시가스에서 액화되는 성분이 존재하면 어떻게 되는가?
도시가스는 배관을 통하여 운송되므로 메탄이 주성분인 경우, 7 MPa에서 -12 ℃이하이어야 한다[1]. 도시가스에서 액화되는 성분이 존재하면 정압설비 또는 밸브 등의 가스시설에 문제를 일으키어 가스사고를 유발시킬 수 있다. 이를 위해 도시가스는 액화가능성이 있는 수분농도, 탄화수소이슬점 등을 철저히 관리하여야 한다.
참고문헌 (3)
도시가스의 품질기준 등에 관한 고시, 산업통상자원부 고시 제2014-183호
Ding-Yu Peng, Donald B. Robinson, "The Peng Robinson equation of state", Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, Vol. 15, No1, (1976)
액화석유가스의 품질기준과 검사방법.검사수수료 및 검사 소요경비 지원방법 등에 관한 고시 산업통상자원부 고시 제2013-25호
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