• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.612-620
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• 2016

산화 칼슘 수용액을 통해 이산화탄소를 포집하는 수성 광물 탄산화 공정은 안정적으로 이산화탄소를 고립시킬 뿐 아니라 생성물의 부가 가치를 기대할 수 있는 대표적인 CCU (Carbon Capture & Utilization) 기술이다. 이 공정의 핵심은 고체 반응물인 산화칼슘의 용해 속도를 최대로 높이는 것인데, 이를 위해 반응기 전체에 고체 반응물이 균일하게 분포되도록 혼합하는 적절한 반응기의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 하루에 40ton의 이산화탄소 포집이 가능한 파일럿 규모의 광물 탄산화 반응기를 대상으로, 반응기의 내부 구조 설계에 따라 고체 반응물의 분산도가 어떻게 변하는지에 대해 전산 유체 역학적 모델링(Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling)을 통해 연구하였다. 교반 탱크 반응기(stirred tank reactor) 형태를 기반으로 외부 구조는 고정한 상태에서 교반기의 종류/갯수/지름/유격/회전 속도, 칸막이의 높이/너비를 변수로 선정하여 다양한 조합의 경우(case)들을 해석하였다. 각 설계 변수에 대한 민감도를 분석함으로써 각 변수의 영향을 파악하고, 중요한 변수를 판별할 수 있었다. 동시에 고체 부피 분율(solid volume fraction)의 높이 방향 표준 편차가 0.001에 가까운 균일한 분포를 만들 수 있는 내부 설계안을 제안하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
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• pp.1627-1632
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• 1991

A compact type LDPE autoclave reactor is analyzed with respect to the effects of the initiator feed concentration and the rate of heat transfer by employing the mixing-cell model with backflow. Singularity theory is applied for the single-cell model so that one can construct all the possible bifurcation diagrams. Since the single-cell model may not be adequate for the actual reactor, a two-cell model is also treated to predict the dynamic behavior of the reactor. As the rate of heat transfer increases, various multiplicity patterns and oscillatory motions are found. Apparently, the monomer conversion can be substantially increased with proper he-at removal and initiator supplement scheme. For this, however, the complex dynamic features accompanied must be taken into consideration in the reactor design.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2005년도 추계 학술대회논문집
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• pp.49-53
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• 2005

This paper presents a multi-scale hybrid simulation for the design of a catalytic multi-tubular reactor with high performance. The multi-tubular reactor consists of shell and a large number of tubes in which various catalytic chemical reactions occur. To consider fluid dynamics in the shell-side and kinetics in the tube-side at the same time, commercial CFD package and process simulation tool are coupled. This hybrid approach allowed us to predict many kinds of meaningful results such as tube center temperature profile, heat transfer coefficients on the tube wall, temperature rise of cooling medium, pressure drop through shell and tube side, concentration profile of each chemical species along the tube, and so on., and to achieve the optimal reactor design.

• 설비공학논문집
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• 제6권4호
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• pp.406-416
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• 1994

In this study the reactor design procedure and method of solid-solid-gas chemical heat pump system using STELF technology were investigated. For manufacturing IMPEX block which is the kernel of reactor, proper salt pair should be selected, and equilibrium temperature drop and COP should be examined for selected salt pair. Moreover, apparent density, residual porosity, and graphite ratio should be calculated to give minimum block volume and mass, and maximum energy density without causing heat and mass transfer problems. Since heat exchange area can be changed with operating condition, reactor diameter, length, and stainless steel thickness should be decided for desired specifications. These procedure and method were applied to the case study of 6kW cold production and 8 hours storage capacity reactor.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-112
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• 2012

All chemical processes are centered in the chemical reactor. Chemical reactions are often accompanied by mixing. Mixing can influence not just reaction rate but also product distribution if more than one product is possible. So, reactor agitator is more critical in industrial reactions. High vibration was occurred on reactor agitator which is critical equipment in HDPE plant. This paper describes analysis and diagnosis for agitator vibration throughout some tests. High vibration has been occurred by misalignment and resonance. Through the correction it could be stable.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.582-590
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• 2007

Water gas shift reaction(WGSR)이 일어나는 파이럿 규모 고온반응기에서의 거동 및 성능을 예측하기 위하여 수학적 모델을 수립하고 모사를 수행하였다. 반응기의 형상, 유체 및 열 이동에 대해 상세한 모델링이 가능한 전산유체역학 기법과 공정시스템 공학에서 사용되는 공정모사 기법을 함께 사용한 multiscale 모델링 및 모사를 수행하였으며, 그 결과를 일반 공정모사와 비교하였다. Multiscale 모사를 통해 CO의 전환율은 최고 0.85, 발열반응으로 인해 충전층의 온도는 약 720 K까지 오름을 알 수 있었다. 또한 동적모사를 통해 시간에 따른 반응기내에서의 온도분포, 전환율 분포 등의 주요한 변수 및 성능들의 시간에 따른 변화를 예측할 수 있었다. Multiscale 모사 기법은 파이럿 규모의 반응기뿐 아니라 상업규모의 공정에 대해 실제 상황을 상세히 반영하여 정확한 예측이 가능하므로, 상업공정 설계에 주요한 기술로 사용될 수 있다.

• 공업화학
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• 제16권5호
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• pp.641-647
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• 2005

메탄의 부분산화반응은 수소 제조의 중요한 반응 중의 하나이다. 무전해 도금방법에 의해 제조된 팔라듐-은 막을 막반응기(membrane reactor)로서 메탄의 부분산화반응에 적용하여 반응온도, $O_2/CH_4$ 몰비, $CH_4$ 공급속도, $N_2$ 운반 가스 흐름속도 등의 변화에 따라 실험을 수행하였다. 막반응기의 메탄 전환율은 알루미나에 담지된 니켈 촉매를 사용하는 반응조건하에서 $350{\sim}730^{\circ}C$의 반응온도에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 특히 $730^{\circ}C$와 $O_2/CH_4$ 몰비 0.5에서 메탄 전환율과 CO 선택도가 가장 높았다. 막반응기의 메탄 전환율은 전통적인 관형반응기와 비교한 결과 반응조건에 따라 10~40% 정도 높았다.

• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.204-209
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• 2012

상업용 루테늄 촉매 상에서 에탄의 수증기 개질 반응에 대한 kinetics 데이터를 얻기 위하여 반응온도, 에탄의 분압, 수증기/에탄의 비 등을 변화시키면서 반응 실험을 수행하였다. Kinetics 데이터를 사용하여 Power rate law kinetic model 과 Langmuir-Hinshelwood model의 parameter를 구하였다. 또한 kinetic model식을 적용하여 PRO/II를 이용한 공정 모사를 통해서 에탄의 수증기 개질 반응기 sizing을 수행하였다. 동일한 전환율을 얻기 위해서는 Power rate law model을 적용하였을 경우가 Langmuir-Hinshelwood model을 적용하였을 경우보다 개질 반응기의 부피가 더 큼을 알 수 있었다. Langmuir-Hinshelwood model에 의해 계산된 반응 속도가 반응 실험 결과에 의해 구해진 반응 속도와 더 잘 일치했기 때문에 Langmuir-Hinshelwood model을 적용하여 계산된 반응기의 크기가 실제 반응기 설계에 더 적절하다고 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.874-880
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• 2017

본 연구에서는 시판중인 흡착제 및 단열재 정보를 활용하여 탈황반응 및 재생공정을 모사함으로써 100 kW급 연료전지용 디젤 탈황반응기에 적용이 가능한 반응기 디자인 및 공정 조건을 도출하였다. 흡착제의 실험결과를 흡착속도론에 적용하여 흡착제 포화도에 따른 흡착속도를 도출하였으며 수치해석을 통해 검증하였다. 반응기 크기에 따른 탈황성능변화 예측을 통해 100 kW급 연료전지용 반응기 크기를 결정하였다. 결정된 최적 반응기 크기를 이용해 반응기에서 단위 시간 당 처리할 수 있는 디젤의 양을 최대로 할 수 있는 유량을 분석하여 목표 농도에 따른 최적 운전 조건을 도출하였다. 또한 재생공정에 대한 분석을 수행하여 크기가 증가한 반응기의 경우에도 재생공정에 문제가 없음을 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과들은 향후 공정 시뮬레이션 프로그램에 적용하여 최종 공정설계 및 경제성 평가를 진행할 예정이다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2000년도 제15차 학술회의논문집
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• pp.451-451
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• 2000

This study aims for the optimization of process conditions in a fixed-bed catalytic reactor system with a circulating molten salt bath, in which partial oxidation of propylene to acrolein takes place. Two-dimensional pseudo-homogeneous model is adopted with estimation of suitable parameters and its validity is corroborated by comparing simulation result with experimental data. The temperature of the molten salt and the feed composition are found to exercise significant influence on the yield of acrolein and the magnitude of hot spot. The temperature of the molten salt is usually kept constant. This study, however, suggests that the temperature of the molten salt must be axially adjusted so that the abrupt peak of hot spot should not appear near the reactor entrance. The yield of acrolein is maximized and the position and the magnitude of hot spot are optimized by the method of the iterative dynamic programming (IDP).