[논문]스팀 절감량 예측을 위한 흑액 다중 효용 증발 공정 모델 개발

김유림; 임종훈; 최영렬; 김태복; 박한신; 조형태; 김정환

doi:10.9713/kcer.2022.60.1.25

[국내논문] 스팀 절감량 예측을 위한 흑액 다중 효용 증발 공정 모델 개발
Development of Black Liquor Multiple-effect-evaporation Process Model to Predict Steam Savings 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.60 no.1, 2022년, pp.25 - 33

김유림 (한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹) , 임종훈 (한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹) , 최영렬 (한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹) , 김태복 (무림P&P(주) 프로젝트부) , 박한신 (무림P&P(주) 프로젝트부) , 조형태 (한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹) , 김정환 (한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 흑액 증발공정에 소비되는 스팀의 절감량을 예측하기 위해 증발기 수에 따른 다중 효용 증발공정 모델을 개발하였다. 개발한 공정 모델은 흑액의 예열 및 증발 과정으로 구성되어 있고, 스팀 사용량을 예측하기 위해 가상의 재비기가 추가되었다. 시뮬레이션 결과, 2중 효용 증발기에서 스팀 사용량은 48.9% 감소하였고, 증발기 수가 증가함에 따라 스팀 사용량이 감소하여 8중 효용 증발기에서 최대 76.5% 감소함을 확인하였다. 시뮬레이션 결과를 증발기 수에 따른 포화증기의 잠열 회수량, 스팀 사용량, 각 증발기의 포화증기 생산량으로 분석하여 최적의 증발기 수 도출을 위한 방안을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study developed the black liquor evaporation process models using the multiple-effect-evaporator according to the number of effects to predict steam consumption. The developed models were divided into the black liquor preheating and evaporation processes, and a virtual reboiler was added to predict steam consumption. In simulation results, the steam consumption in the double-effect-evaporator was decreased by 48.9 %, and as the number of effects increased, the steam consumption was decreased. Finally, the steam consumption in the octuple-effect-evaporator was decreased by 61.2 %. Also, this study suggests a strategy for deriving the optimal number of effects in the process by analyzing the latent heat recovered from the saturated vapor produced in the multiple-effect-evaporator and the amount of saturated vapor produced by each effect.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Block diagram for process modeling of multiple-effect-evaporator (MEE) with pre-heater.
그림 Fig. 2. Process model of multiple-effect-evaporator (MEE) with pre-heater.
표 Table 1. Specification of each stream and block in process model
그림 Fig. 3. Simulation results of multiple-effect-evaporation with (a) single effect; (b) double effect; (c) triple effect; (d) quadruple effect; (e) quintuple effect; (f) sextuple effect; (g) septuple effect; (h) octuple effect.
그림 Fig. 3. (continued)
그림 Fig. 4. Steam usage according to number of effects.
표 Table 2. Total latent heat(Q) used in multiple-effect-evaporation [kJ/s]
그림 Fig. 5. Total latent heat, total produced vapor and steam usage according to the number of effects.
표 Table 3. The flow rate of vapor output from the evaporator [kg/h]
표 Table 4. The concentration of black liquor output from the evaporator [Dry solid wt%]
표 Table 5. The CAPEX of multiple-effect-evaporator (MEE) according to the number of effects
표 Table 6. The OPEX of multiple-effect-evaporator (MEE) according to the number of effects
표 Table 7. TPC, EAC, and TAC of MVR-assisted evaporation process

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