열통합 기법을 통한 이산화탄소 막 분리공정 에너지 해석

Energy Analysis in CO2 Membrane Separation Process via Heat Integration

  • 김성훈 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 김태영 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 김범석 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 조현준 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 여영구 (한양대학교 화학공학과)
  • Kim, Seong Hun (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Kim, Tae Yong (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Kim, Beom Seok (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Cho, Hyun-Jun (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Yeo, Yeong Koo (Department of Chemical Engineering, Hanyang University)
  • 발행 : 2016.06.30

초록

이산화탄소 분리공정에 있어서 분리막 공정은 소형, 모듈성, 설치의 용이성, 작동의 유연성, 낮은 설치 비용 및 낮은 에너지 소비량 등의 장점들로 인하여 주목 받고 있다. 본 연구에서는 실험데이터와의 비교를 통해 교차흐름, 병류흐름, 향류흐름 3가지 모델의 정확도를 알아보았다. 실험에서 이용된 이산화탄소 분리공정을 가장 잘 나타내어주는 모델을 토대로 전산모사를 통하여 2단 막 분리 구조에서의 운전조건을 규명하고 분리막의 투과도 및 선택도가 분리성능에 미치는 영향을 알아보았다. 나아가 수증기 sweep을 이용하는 2단 막 분리 구조에서 열교환망 합성기법을 적용하여 열교환기 도입에 따른 소요 전력의 변화와 운전비용 절감효과를 살펴보았다.

The membrane separation processes have received attention due to advantages such as compactness, modularity, ease of installation, flexibility of operation, lower capital cost and lower energy consumption. In this study, we evaluated accuracy of cross-flow, co-current and counter-current models. With the most accurate model, we identified the operating conditions of the two-stage membrane separation and examined the effects of permeance and selectivity of the membrane by simulation. Futhermore, power requirements and operating cost savings due to the introduction of the heat exchanger were investigated by applying heat exchanger network synthesis technique in the two-stage membrane separation using vapor sweep.

키워드

참고문헌

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