초록 ▼

가압유동층 공정을 사용하고 개발하는 사용자에게 기본특성자료를 제공하고, 설계자료, 최적화, 성증평가를 수행할 수 있는 프로그램의 개발과 시범반응을 선정하여 TGA, 소형 충전층 반응기, 유동층 반응기에서 반응을 시켜 반응특성을 규명하고, 공정에 적용할 운전변수의 영향을 관찰하고 설계와 관련된 상관식을 제시하고 대형과를 거쳐 설계지침서를 마련하기 위한 연구를 수행하였다. 이것을 요약하면 다음과 같다.
가압에서 수력학적 특성에 대한 software개발
- 운전조건에 따른 유동층 수력학적 특성실험
- 수평관에서 경계유속

가압유동층 공정을 사용하고 개발하는 사용자에게 기본특성자료를 제공하고, 설계자료, 최적화, 성증평가를 수행할 수 있는 프로그램의 개발과 시범반응을 선정하여 TGA, 소형 충전층 반응기, 유동층 반응기에서 반응을 시켜 반응특성을 규명하고, 공정에 적용할 운전변수의 영향을 관찰하고 설계와 관련된 상관식을 제시하고 대형과를 거쳐 설계지침서를 마련하기 위한 연구를 수행하였다. 이것을 요약하면 다음과 같다.
가압에서 수력학적 특성에 대한 software개발
- 운전조건에 따른 유동층 수력학적 특성실험
- 수평관에서 경계유속 측정 및 상관식 도출
- 수력학적 특성예측 software개발(DenVisGas 2001-01-12-3801, Visual FACE (Fluidization Advanced Calculation for Engineers 2001-01-12-2730)) 및 등록
- 가압유동층 기-고 반응모델해석과 공정설계 지침마련
- 시범반응선정 및 모델에 의한 2" PFB설계, 제작
- 2" PFB 실험, 설계변수 확보
- 유동층 모델과 실험결과 분석
가압유동층 공정의 기술 웍샵을 통한 산-학-연의 교류의 장 활성화
1,2,3 및 4차 가압유동층 공정 Workshop개최
산업체 방문, 공정토의 및 운전기술 협의


또 산학연 교류, 문제점 토의를 통하여 지식의 공유와 개발이 필요한 연구분야와 방향에 대하여 토의하였으며, 관심분야에 수력학적 기본특성 실험을 수행하였다.

Abstract ▼

Presentation of fundamental characteristics data for the operation and development of the technology of pressurized fluidized bed process which has vast area of foundation, such as Iron Ore Smelter, Coal combined cycle, Cement roaster, Polimerization reactor, Semiconductor process, Catalytic reactio

Presentation of fundamental characteristics data for the operation and development of the technology of pressurized fluidized bed process which has vast area of foundation, such as Iron Ore Smelter, Coal combined cycle, Cement roaster, Polimerization reactor, Semiconductor process, Catalytic reaction engineering, Hydrogen production procedd
Presentation of design specificaion of pressurized fluidized bedn form the development of meodel for material balance, heat balance, performance estimation which can applied to the commercial process design from lab scale data.
Development of program for optimization of opercation which can provide information of troubel shooting and fundamental technology.
Holding workships that can provide the solution for current problem and also provide the communication channel and draw public attention.
[Necessities]
Increase of the ultilization of pressurized process in the area of catalytic reactor process, manufacture of po,er for selectivity, drriciency, and the reactivity of the catalyst.
Indepencently developed process technology complied to the increase of high drriciency, low emission utility market, increase of plant market has to be opened to the developed country during the commercialization due to the lack of the deficiency of characteristics data and core technology resulted in the lack of compatibilit, leakage of know-how. THe measure for the independent solution is necessary.

목차 Contents

• 제1장 서론...29
• 제1절 가압유동층 핵심기술...31
• 제2절 가압유동층 모델링...33
• 제3절 가압유동층 수력학적 특성 예측 Software 개발...39
• 제2장 국내외 기술개발현황...42
• 제1절 가압유동층 핵심공정기술 개발...42
• 1.최소유동화속도...42
• 2.가압유동층에서 기포특성...45
• 가. 기포의 크기...45
• 나.기포의 상승속도...48
• 3. 고속유동층 전이유속...51
• 가.이론적배경...51
• 4. 수평관에서 농후상 기류수송의 경계유속...55
• 5. 열전달...58
• 6. 미세입자 유동화기술 개발...63
• 제2절 가압유동층 모델링 및 설계지침...66
• 1. 매체순환식 가스연소...66
• 2. 공정 성능 및 경제성 평가 (열이용 공정해석)...67
• 3. 매체입자 최적조성 개발...68
• 4. 반응성 실험, 반응모델 개발 및 공정개발...71
• 5. 반응모델 개발...73
• 제3절 가압유동층 Software 개발...77
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...79
• 제1절 가압유동층 핵심공정 기술 개발...79
• 1. 최소유동화 속도...79
• 가. 실험장치 및 방법...79
• 나. 결과 및 고찰...81
• 2. 가압유동층에서 기포특성...88
• 가. 실험장치...88
• 나. 기포특성고찰...88
• (1) 기포의 크기...90
• (2) 기포의 상승속도...93
• (3) Signal 해석...95
• (가) 자기상관함수 (auto-correlation function, ACF)...101
• (나) Spectrum 해석...103
• 3. 고속유동층 전이유속...106
• 가. 실험장치 및 방법...106
• 나. 결과 및 고찰...110
• (1) 고속유동층으로의 전이유속 결정...110
• (2) 고속유동층으로의 전이유속에 미치는 온도의 영향...110
• (3) 기존 상관식과의 비교...116
• 4. 순환공정의 수평관에서 농후상 기류수송의 경계유속...122
• 가. 실험장치 및 방법...122
• 나. 결과 및 고찰...127
• (1) 압력변화가 경계유속에 미치는 영향...129
• (2) 입자물성이 경계유속에 미치는 영향...132
• (3) 입자수송량이 경계유속에 미치는 영향...134
• (4) 반응기와 상승관사이의 압력차가 순환공정에 미치는 영향...135
• (5) 고압에서의 경계유속 결정...139
• 5. 열전달...156
• 가. 실험장치 및 방법...156
• 나. 결과 및 고찰...158
• (1) 유동층 온도의 영향...158
• (2) 유동화 속도의 영향...159
• (3) 무연탄의 특성...161
• (4) 전열관 위치에 따른 열전달계수...163
• (5) 조업조건에 따른 상관식...164
• 6. 미세입자 유동화기술 개발...165
• 가. 이론적 배경...165
• 나. 실험장치 및 방법...169
• 다. 결과 및 고찰...173
• (1) 최소채널링속도...173
• (2) 최소유동화속도...175
• (3) 교반속도와 온도의 영향...175
• (4) 기존 상관식광의 비교...179
• 제2절 가압유동층 모델링 및 설계지침...187
• 1. 시험반응 반응실험 및 kinetic 분석...187
• 가. 시범반응 선정 및 접극방법...187
• 나. TGA에서 산화-환원 반응실험 및 Kinetics해석...188
• (1) 산소공여입자 성분결정 및 TGA 실험용 입자제조...188
• (2) 실험장치 및 실험방법...189
• (3) 반응성 실험...191
• (가) Betonite 입자의 탈수실험...191
• (나) 산소공여입자의 산화반응 특성...191
• (다) 산소송여입자의 환원반응 특성...194
• (4) 미반응핵 모델에 의한 반응속도 해석...197
• 다. 고정층, 유동층 실험을 위한 산소공여입자 대량제조...203
• 라. 고정층에서 산화-환원 반응실험...206
• (1) 실험...206
• (2) 결과 및 고찰...209
• (가) 환원반응...209
• (나) 산화반응...221
• 마. 유동층에서 산소공여입자의 반응특성...231
• (1) 실험...231
• (2) 결과 및 고찰...235
• (가) 환원반응...235
• (나) 산화반응...241
• 2. 가압유동층 모델링...250
• 3. 가압유동층 반응공정 설계 tool 개발...258
• 가. 공정구성...258
• 나. 설계과정...261
• 다. EXCEL program 개발...267
• 라. 설계결과의 검토...270
• 제3절 가압유동 Software개발...273
• 1. 수력학특성 예측 Software개발...273
• 가. 프로그램 개요...273
• 나. 프로그램 구조 및 계산...274
• 다. 프로그램 계산의 이론적 배경...276
• (1) 고온.고압에서 혼합기체의 점도와 밀도 계산...276
• (가) 혼합기체의 점도계산...276
• (나) 혼합기체의 밀도계산...281
• (다) 측정갑과의 비교...283
• (2) 흐름영역 전이유속 계산...285
• (가) 유동화 흐름영역 변화에 따른 수력학특성 변화...288
• (나) 최소유동화속도...291
• (다) 최소슬러깅속도...294
• (라) 난류유동층 전이유속...298
• (마) 고속유동층 전이유속...302
• (바) 희박상수송영역으로의 전이속도 (UDT)...305
• (사) 흐름영역 전이우속 상관식의 결정...307
• 2. 핵심요소기술 설계 Software 개발...308
• 가. Distributor design wizard...308
• (1) 프로그램 개요...308
• (2) 프로그램의 이론적 배경...309
• (가) Perforated plate...309
• (나) Bubble cap tuyere...312
• 나. Cyclone design wizard...315
• (1) 프로그램 개요...316
• (2) 프로그램의 이론적 배경...316
• 다. Plenum design wizard...320
• (1) 프로그램 개요...320
• (2) 프로그램의 이론적 배경...320
• 제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...323
• 제1절 연구 목표 및 내용...323
• 제2절 주요 연구개발결과...323
• 제3절 공공기능 수행 실적...335
• 1. 홈페이지 운영 및 활용...335
• 2. 산.학.연 협력거점 활동현황...335
• 3. 연구기자재의 공동활용...336
• 4. 국외 연구기관과의 협력정도...337
• 5. 단기강좌를 통한 기술협의, 기술교류...338
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...340
• 제1절 가압유동층 수력학특성...340
• 제2절 가압유동층 모델링 및 시범반응...340
• 제3절 가압유동층 제반특성 예측 Software...341
• 제6장 참고문헌...342
• 부록...363
• 1. FACE program manual...364
• 가. FACE program의 개요...364
• 나. FACE program download...364
• 다. FACE program 설치방법...364
• 라. FACE program 사용방법...366