• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권5호
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• pp.660-667
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• 2017

화학공정에서 증류 또는 추출 등 분리 장치의 설계 및 조업에 있어서 혼합물의 평형데이터는 필수적이다. 이들 평형데이터는 실험을 통해서 얻거나 알려진 이성분 매개변수를 이용하여 모델에 의한 계산으로 얻을 수 있다. 일반적으로 이들 매개변수를 구하기 위해서 기-액, 액-액 등의 상평형 실험 데이터를 주로 이용하지만, 본 연구에서는 보다 간편한 방법으로서 흐름형 미세열량계를 이용하여 혼합물의 과잉엔탈피 실험데이터를 얻고, 이 데이터를 이용하여 여러 이론들의 매개변수를 구하고자 하였다. 더불어, 알칸계의 경우 탄소의 사슬길이와 엔탈피 그리고 이성분 매개변수간의 관계를 알아보고자 하였으므로 n-hexane + alkane (n-pentane, n-heptane, n-octane, n-dodecane)계들에 대해서 298.15 K에서 과잉엔탈피를 측정하였으며, 이 실험데이터로부터 Wilson, NRTL, UNIQUAC의 매개변수를 구하였다. 또한, 다양한 분야에 적용 가능한 전해질 계의 상호작용 및 회합현상에 대한 기본정보를 과잉엔탈피 실험 데이터들과 기존 이론을 이용하여 얻고자 하였다. 우선은 기초적인 실험으로서 NaOH/Water/Ethanol 계에 대한 과잉 엔탈피를 측정하고, electrolyte-NRTL(eNRTL) 이론을 이용하여 응용성을 검토하고자 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.253-258
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• 2010

암모니아수를 이용한 이산화탄소 흡수분리공정에서 흡수액의 재생조건(온도, 압력)이 이산화탄소 흡수성능에 미치는 영향을 조사하였다. 실험에 사용된 흡수액은 탄산암모늄($(NH_4)_2CO_3$)을 물에 용해시키어 $CO_2$ 로딩($mol\;CO_2/mol\;NH_3$)이 0.5, 용액 내의 암모니아수 농도가 14, 20, 26 및 32 wt%로 되도록 제조하였고, 이산화탄소의 흡수에 앞서 재생압력(6~18 bar)을 조절하면서 $120{\sim}160^{\circ}C$의 온도범위로 제조된 흡수액을 가열하여 재생하였다. 재생된 흡수액을 기포 반응기에 넣고 12 vol%의 $CO_2$를 함유한 기체를 주입하여 흡수반응을 수행하였다. 실험결과 26 wt%의 암모니아수가 대체적으로 $CO_2$ 흡수량이 높았으며, 특히 재생온도가 $150^{\circ}C$, 재생압력이 14 bar일 때의 $CO_2$ 흡수량은 본 연구의 실험조건에서 $45ml\;CO_2/g$ solution으로 가장 높은 값을 보였다. 적정을 통해 재생된 용액을 분석한 결과 재생압력이 높아질수록 암모니아 손실량은 감소하고, 재생온도가 높아질수록 암모니아 손실량이 증가하였다. 또한 암모니아 농도증가에 따라 암모니아 손실량이 비례적으로 증가하였다. Electrolyte NRTL 모델을 사용하여 Aspen Plus에 적용한 결과 실험 데이터와 거의 일치함을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.56-61
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• 2011

Methyl vinyl ether, propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, butyl vinyl ether 그리고 isobutyl vinyl ether 등의 alkyl vinyl ether는 화학 및 의약산업에서 용매와 합성중간체로 널리 사용된다. 최근 들어 alkyl vinyl ether는 고분자 전해질막 연료 전지에 대한 원료와 셀룰로오스의 염색가공에 선호되나, 공정 및 운전변수의 최적화를 위한 alkyl vinyl ether계의 혼합물성은 극히 일부가 보고되고 있고, propyl vinyl ether(PVE)에 대한 상평형과 물성 데이터는 거의 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구는 {PVE + ethanol + benzene} 삼성분계 333.15 K에서 기액평형을 headspace gas chromatography (HSGC)을 이용하여 측정하였고 Wilson, NRTL 및 UNIQUAC 식에 상관시켰다. 또한 삼성분계를 구성하는 혼합물성으로써 {PVE + ethanol}, {ethanol + benzene} 그리고 {PVE + benzene}계에 대한 과잉부피($V^E$) 및 굴절율 편차(${\Delta}R$)를 303.15 K에서 측정하였다. 측정된 이성분계 혼합물성은 Redlich-Kister 다항식을 이용하여 매개변수를 상관시켰으며, 이를 이용하여 Radojkovi 식으로 삼성분계 혼합물성을 예측하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1002-1007
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• 2012

에너지 수요의 지속적인 증가는 화석 연료의 사용을 통해 상당한 부분이 충족되고 있으며 이로 인한 이산화탄소의 배출은 지구온난화의 주요 원인으로 인식되고 있다. 대규모 발생원으로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 방안의 하나로 흡수 공정이 적용되고 있으며, 흡수제의 흡수 및 재생으로 구성된 연속 순환 공정 특성상 흡수제의 특성뿐만 아니라 흡수 재생 운전 조건은 전체 공정 성능에 매우 중요한 부분을 차지한다. 이러한 최적의 운전 조건은 실제로 운전되고 있는 공정에서 찾아내는 것이 최선이라 할 수 있으나, 이를 위해 실제 상용 공정의 운전 변수를 임의로 변경하는 것은 공정 안정성 측면에서 현실적으로 불가능한 경우가 많다. 따라서 본 논문에서는 이러한 현실적인 제약을 극복하고자 흡수제의 기-액 상평형에 대한 이론적인 접근법을 적용하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 $CO_2$ 흡수 공정에서 최적 흡수 재생 조건 파악에 적용된 이론적인 접근법을 20 wt% Monoethanl amine (MEA) 수용액에 적용하여 흡수제의 최적 재생 조건을 예측하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 $CO_2$ 흡수 재생 공정에 사용할 경우, 재생 공정으로 공급하는 흡수액의 $CO_2$ 부하(loading)를 0.4 이하로 유지하는 것이 필요한 반면, 20 wt% MEA 수용액을 사용하는 경우에는 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 대한 제한이 필요 없음을 알 수 있었다. 최적 재생 온도는 이론적 접근법을 이용해서 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 따라 결정할 수 있으며, 재생된 흡수액의 $CO_2$ 부하는 흡수 공정에서 필요한 $CO_2$ 흡수량에 따라 결정되고 이를 기준으로 최적 재생 온도에 해당하는 열원의 공급량을 결정할 수 있게 된다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 실험실 규모의 연속 $CO_2$ 흡수 재생 실험에서 최적 재생 조건을 비교적 정확하게 예측할 수 있었던 이론적 접근법을 20 wt% MEA 수용액에 적용하여 최적 재생 조건 예측에 적용할 수 있음을 확인하였고, 실제 화학흡수제를 이용한 $CO_2$의 흡수 재생 공정의 설계 및 운전에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.