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증기 재압축을 활용한 증발공정에서 스팀 절감에 대한 연구
The Reduced Steam Consumptions in the Evaporation Process Using a Vapor Recompression 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.22 no.4, 2016년, pp.225 - 231  

노상균 (동양대학교 화공생명공학과)

초록
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본 연구에서는 2중 효용 증발관을 이용하여 21.0 wt%의 NaCl 수용액에서 고형물의 NaCl을 $1,524.58kg\;h^{-1}$만큼 석출시키는 공정에 대해서 증기 재압축을 활용하여 스팀 소모량을 $3,139kg\;h^{-1}$에서 $496kg\;h^{-1}$로 줄이는 공정에 대한 전산모사 및 최적화 작업을 수행하였다. 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)을 포함한 NaCl 수용액을 농축시키기 위한 증발농축 공정의 전산모사를 위해서는 AspenTech사의 Aspen Plus V8.8을 활용하였으며, 중간에 냉각기를 가지는 증기 재압축 공정의 전산모사를 위해서는 Schneider Electric사의 PRO/II with PROVISION V9.4를 이용하였다. 증기 재압축 공정에 대해서는 1기의 압축기를 사용한 공정과 중간에 냉각기를 가지는 2단 압축 공정을 상호 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, modeling and optimization study have been performed to obtain $1,524.58kg\;h^{-1}$ of a solidified NaCl by evaporating a 21.0 wt% of NaCl aqueous solution in order to reduce the steam consumption from $3,139kg\;h^{-1}$ to $496kg\;h^{-1}$ using a two-st...

주제어

#증발   #단일효용   #다중효용   #증기 재압축   #최적화  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)이 함유되어 있는 NaCl 수용액을 2중 증발농축 공정을 활용하여 고형물의 NaCl을 얻기 위해서 두 번째 증발관에서 발생하는 증기류를 단일압축과 2단 압축 공정을 활용한 증기 재압축 공정을 활용하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
증발농축 공정이 활용되는 분야는? 증발농축 공정은 해수담수화[1], 오렌지 쥬스의 농축[2], 디에틸렌 글리콜 중에 포함되어 있는 수분 제거[3] 등에 폭넓게활용되고 있다. 증발농축 공정은 단일효용 증발관을 사용하기도 하지만 압력을 점차 낮추어서 진행하는 다중효용 증발관을 사용하기도 한다.
증발하는 저압의 스팀을 증기 재압축 공정을 활용하여 133.2℃의 스팀을 얻기 위한 공정의 전산모사에 가장 적합한 식은? 둘째, 두 번째 증발관에서 증발하는 저압의 스팀을 증기 재압축 공정을 활용하여 133.2 ℃의 스팀을 얻기 위한 공정의 전산모사를 위해서는 PRO/II with RPOVISION에 내장되어 있는 새로운 알파 함수를 적용한 Peng-Robinson 상태방정식이 가장 적합함을 알 수 있었다.
증발하고자 하는 성분이 스팀인 경우, 어떤 장점이 있는가? Figure 2에 의하면 증발하고자 하는 성분이 스팀인 경우에는 첫 번째 증발관에서 증발하는 스팀을 두 번째 증발관의열원으로 사용할 수 있으며, 두 번째 증발관에서 증발하는 스팀은 다시 세 번째 증발관의 열원으로 사용할 수 있다. 따라서 증발시키는 성분이 스팀인 경우에는 단일효용 증발관에서 소모되는 스팀 사용량에 비해서 상당히 많은 양의 스팀 소모량을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
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참고문헌 (6)

  1. Cipollina, A., Micale, G., and Rizzuti, L., Seawater Desalination: Conventional and Renewable Energy Processes, Springer, Heidelberg, 1-16 (2009). 

  2. Salunkhe, D. K., and Kadam, S. S., "Handbook of Fruit Science and Technology: Production, Composition, Storage, and Processing," New York, New York: Marcel Dekker, 1-6 (1995). 

  3. Dan Laudal Christensen "Gas Dehydration," Aalborg University Esbjerg, February (2009). 

  4. Chen, C.-C., Britt, H. I., Boston, J. F., and Evans, L. B., "Local Composition Model for Excess Gibbs Energy of Electrolyte Systems. Part I: Single Solvent, Single Completely Dissociated Electrolyte Systems," AIChE J., 28(4), 588-596 (1982). 

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  5. Peng, D.-Y., and Robinson, D. B., "A New Two-Constant Equation of State," Ind. Eng. Chem. Fundam., 15(1), 59-64 (1976). 

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  6. Twu, C. H., Coon, J. E., and Cunningham, J. R., "A New Generalized Alpha Function for a Cubic Equation of State Part 1. Peng-Robinson Equation," Fluid Phase Equilib., 105(1), 49-59 (1995). 

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