2-Propanol/Acetone/Hydrogen 반응계로 구성된 화학적 열펌프 시스템의 모사 연구

A Study on the Simulation of Chemical Heat Pump System Based on 2-Propanol /Acetone/Hydrogen System

  • 김범재 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 여영구 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 정연수 (한국과학기술원 화공연구부) ;
  • 송형근 (한국과학기술연구원 화공연구부)
  • 발행 : 1996.06.01

초록

2-propanol /acetone/hydrogen 반응계로 구성된 화학적 열펌프 시스템은 낮은 온도(82.5~$90^{\circ}C$)에서의 2-propanol의 탈수소화 반응과 높은 온도(약 $200^{\circ}C$ 부근)에서의 acetone 의 수소화반응을 이용하여 열을 고품위화 시키는 장치이다. 본 연구에서는 이 시스템의 해석 및 설계를 목적으로 이 시스템에 대한 수치적인 모델들을 세우고 Sequential modular approach를 이용하여 시스템의 모사를 수행하였다. 또한 에너지 효율을 최대화하기 위하여 열펌프 시스템에서의 환류비의 영향을 규명하였다. 모사결과 이 시스템의 scale up을 위한 정량적인 정상상태 운전조건들을 구할수 있었으며 두 반응의 반응 전화율이 다르더라도 반응물의 유량의 차이를 통하여 두 반응열이 거의 같아지는 것을 알수 있었다. 아울러 주어진 운전조건에서 증류의 환류비는 최소환류비 근처의 최적값이 존재함을 알수 있었다.

2-propanol/acetone/hydrogen 반응계로 구성된 화학적 열펌프 시스템은 낮은 온도(82.5~$90^{\circ}C$)에서의 2-propanol의 탈수소화 반응과 높은 온도(약 $200^{\circ}C$ 부근)에서의 acetone의 수소화반응을 이용하여 열을 고품위화 시키는 장치이다. 본 연구에서는 이 시스템의 해석 및 설계를 목적으로 이 시스템에 대한 수치적인 모델들을 세우고 Sequential modular approach를 이용하여 시스템의 모사를 수행하였다. 또한 에너지 효율을 최대화하기 위하여 열펌프 시스템에서의 환류비의 영향을 규명하였다. 모사결과 이 시스템의 scale up을 위한 정량적인 정상상태 운전조건들을 구할수 있었으며 두 반응의 반응 전화율이 다르더라도 반응물의 유량의 차이를 통하여 두 반응열이 거의 같아지는 것을 알수 있었다. 아울러 주어진 운전조건에서 증류의 환류비는 최소환류비 근처의 최적값이 존재함을 알수 있었다.

키워드

참고문헌

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  5. World Congress Ⅲ of Chemical Engineerign Tokyo Study of Catalyst-assisted Chemical Heat Pump with Reaction Couple of Acetone Hydrogenation 2-Propanol Dehydrigenation Yukitaka Kato;Hide Kameyama;Yasukazu Saito
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  8. Int. J. Energy Res v.17 High-temperature Chemical Heat Pump Based on Reversible Catalytic Reactions of Cyclohexane-dehyderogenation/Benzene-hydrogenation Yuri I. Aristov;Valentin N. Parmon
  9. 한국과학기술연구원 연구보고서(UCU103-4362-6) Heat Pump 시스템의 최적 설계에 관한 연구 송형근
  10. 한국과학기술연구원 연구보고서(UCN994-4916-6) 화학적 열펌프 시스템 개발에 관한 연구 정연수