• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.131.2-131.2
• /
• 2010

서부 발전 태안화력발전소에 건설 예정인 IGCC Demo plant의 설계 자료를 근거로 석탄 가스화기의 정상 상태 전산모사를 PRO/II를 사용하여 수행하였다. 석탄을 PRO/II가 받아들일 수 있는 성분으로 바꾼 후 가스화기를 버너와 가스화기 본체의 두 부분으로 나누어 모델링하였다. 버너는 단열조건의 Gibbs Reactor로 모델링하였다. 모사 결과 산소가 완전 소진될 때까지 반응이 진행되는 것을 확인하였다. 가스화기는 char gasification 반응은 kinetic reaction equation으로, gas phase reaction은 equilibrium reactor로 모사하는 알고리듬을 개발 하였으나 PRO/II의 기능에 한계가 있어 간단한 Gibbs Reactor로 모사하였다. 가스화기는 membrane wall에 의하여 냉각되는 것을 고려하여 $1550^{\circ}C$의 균일한 온도에서 반응이 일어나는 것으로 고려하였다. 전산 모사 결과 주요 성분의 조성이 실제 syngas의 조성과 5% 정도 오차가 있는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.258-261
• /
• 2008

상용공정 모사기인 PRO-II를 이용하여 석탄 가스화에 의한 수소 제조공정 개념설계를 수행 하였다. 이 공정은 공기분리(ASU), 석탄가스화, 가스정제, 고온 WGS 반응, 저온 WGS 반응, 수분제거, $H_2$분리, $CO_2$ 분리, $CH_4$ 분리(PSA) 등으로 구성되어 있다. 가스화기의 모사조건은 온도 $1200{\sim}1500^{\circ}C$, 압력 $15{\sim}30atm$, 공급몰비 C:$H_2O$:$O_2$=1:0.5$\sim$1:0.25$\sim$0.5로 하였으며, 정제공정의 온도와 압력은 각각 $550^{\circ}C$, 24.5atm으로 하였다. 생성된 합성가스는 WGS(HTS($400^{\circ}C$, 24atm), LTS($250^{\circ}C$, 23.5atm)) 반응을 거쳐 고순도 수소로 분리정제된다. 석탄을 10ton/day으로 공급하였을 때, 804.0kmol/day의 수소가 생성되었으며, 이때 가스화기 조건은 $1500^{\circ}C$, 25atm, 공급몰비 C:$H_2O$:$O_2$ = 1:0.58:0.43이었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권7호
• /
• pp.4698-4706
• /
• 2014

본 연구에서는 디메틸에테르(dimethyl ether) 생산 공정에 포함된 이산화탄소 제거공정에서 이산화탄소 제거 방법으로 복합막(composite membrane)을 사용하는 공정에 대해 공정구성과 모사를 수행하였다. 복합막은 (주)에어레인에서 제조한 PEI-PDMS(polyetherimide-polydimethyl siloxane) 복합막을 대상으로 하였으며 복합막 공정을 모델링하기 위해서 상용성 화학공정 모사기인 Invensys 사의 PRO/II with PROVISION 9.2를 사용하였다. 그리고 복합막 공정을 모사하기 위해 필요한 각 순수성분들의 투과도 상수는 (주)에어레인에서 수행한 실험 데이터를 회귀분석 하여 새롭게 결정 하였다. 결국 실험을 통해 얻은 투과도 상수와 상용성 화학공정 모사기를 활용하여 이산화탄소를 제거하기 위한 복합막 공정을 구성하고 제거에 필요한 분리막 면적과 Utility 비용을 도출하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제14권5호
• /
• pp.32-37
• /
• 2010

본 연구에서는 이산화탄소와 에탄 이성분계에 대해서 여러 등온 조건하에서 기액 상평형을 PRO/II with PROVISION (PRO/II) 전산 모사기에 내장되어 있는 Peng-Robinson (PR) 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수를 이용하여 추산하였다. 또한, 이산화탄소와 에탄 이성분계의 각각의 등온 기액 상평형에 대해서 기포점 압력의 편차의 제곱에 대한 합산값을 목적함수로 하여 PR 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수를 회귀분석을 통하여 새로 결정하였다. 기존의 PRO/II에 내장되어 있는 이성분계 상호작용 매개변수를 사용한 것과 새로 결정한 매개변수를 사용하여 기포점 압력의 편차의 절대값에 대한 평균값을 각각 비교하였다. 본 연구에서 새로 결정한 매개변수를 이용하여 추산한 결과가 기존의 PRO/II에 내장되어 있는 매개변수를 이용하여 추산한 결과보다 우수함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권7호
• /
• pp.3334-3340
• /
• 2011

본 연구에서는 GTL (Gas To Liquids) 파일럿 공정의 설계를 위한 아민 수용액을 이용한 이산화탄소 제거공정에 대한 전산모사를 수행하였다. 이산화탄소 제거를 위한 용매로써 30wt% DEA(diethanol amine) 수용액을 사용하였으며, 공정 배열은 흡수탑과 탈거탑의 2기의 column을 사용하였다. 전산모사를 위해서 Invensys사의 PRO/II with PROVISION 9.0을 사용하였으며 열역학 모델식으로는 amine special package내의 Kent-Eisneberg 모델식을 사용하였다. 전산모사를 통해서 이산화탄소 제거공정에 대한 열 및 물질수지를 도출하였으며, 흡수탑과 탈거탑에 대한 충진탑의 직경과 높이를 산출하였다.

• 청정기술
• /
• 제22권4호
• /
• pp.225-231
• /
• 2016

본 연구에서는 2중 효용 증발관을 이용하여 21.0 wt%의 NaCl 수용액에서 고형물의 NaCl을 $1,524.58kg\;h^{-1}$만큼 석출시키는 공정에 대해서 증기 재압축을 활용하여 스팀 소모량을 $3,139kg\;h^{-1}$에서 $496kg\;h^{-1}$로 줄이는 공정에 대한 전산모사 및 최적화 작업을 수행하였다. 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)을 포함한 NaCl 수용액을 농축시키기 위한 증발농축 공정의 전산모사를 위해서는 AspenTech사의 Aspen Plus V8.8을 활용하였으며, 중간에 냉각기를 가지는 증기 재압축 공정의 전산모사를 위해서는 Schneider Electric사의 PRO/II with PROVISION V9.4를 이용하였다. 증기 재압축 공정에 대해서는 1기의 압축기를 사용한 공정과 중간에 냉각기를 가지는 2단 압축 공정을 상호 비교하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.38-42
• /
• 2006

본 연구에서는 순수한 프로판 냉매를 사용하여 액화석유가스(LPG)를 액화 및 냉동 저장할 수 있는 냉동 사이클에 대한 모사기법을 소개하였다. 프로판을 액화시키기 위한 2차 냉매로써는 물을 사용하였다. 전체 냉동 사이클의 모사를 위한 열역학 모델로서는 Peng-Robinson 상태방정식을 사용하였다. 프로판 성분과 LPG구성성분의 증기압의 좀 더 정확한 추산을 위하여 Twu 등이 제안한 새로운 alpha function을 사용하였다. 또한 액상의 밀도를 정확하게 추산하기 위해서는 Peng-Robinson상태방정식 대신에 API모델식을 사용하였다. 모사를 위하여 Simulation Science사의 PRO/II with PROVISION version 7.1 범용성 화학공정 모사기를 사용하였다 본 연구를 통하여 국내에서 실제로 가동되고 있는 LPG 저장을 위한 냉동 사이클을 성공적으로 모사할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권12호
• /
• pp.3755-3760
• /
• 2009

본 연구에서는 천연가스 처리공정 및 석유화학 공정의 Saturated gas plant에서 주로 사용되고 있는 탈에탄탑(Deethanizer)에 대한 설계 과정과 재비기의 heat duty를 최소화시킬 수 있는 원료 주입단의 위치를 최적화시켰다. 탈에탄탑의 공정 모사를 위해서 상용성 모사기인 Invensys사의 PRO/II with PROVISION을 사용하였으며, 열역학 모델식으로는 Soave가 변형시킨 Redlich-Kwong 상태방정식을 사용하였다. 본 연구를 통해서 분리를 위한 최소이론단수는 9.02단이며, 최소환류비는 0.62437이며, 최적의 이론단수는 20단이며, 최적의 원료 주입단은 9단이고 이때 재비기의 heat duty의 최소값은 $12.7470{\times}10^6\;KJ/hr$임을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권4호
• /
• pp.474-481
• /
• 2005

본 연구에서는 공비점 분리제로써 벤젠을 사용하고 3기의 증류탑을 이용해서 에탄올 수용액으로부터 거의 순수한 무수 에탄올을 생산해 내는 공비증류공정에 대한 모델링과 최적화 작업을 수행하였다. 공비증류공정의 모사를 위한 열역학 모델식으로는 NRTL 액체 활동도계수 모델식을 사용하였으며 상용의 화학공정 모사기인 PRO/II with PROVISION 6.01을 사용하였다. 최적화 작업을 위한 목적함수로는 각 증류탑 재비기의 Heat duty로 정하였으며 농축기 탑상제품의 에탄올의 농도를 최적화 변수로 정하였다. 농축기 탑상 제품에서 에탄올 몰농도가 76 mole％일 때 증류탑의 재비기의 Heat duty의 합이 최소가 됨을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권11호
• /
• pp.3253-3259
• /
• 2009

본 연구에서는 프로판이 주성분인 혼합냉매를 사용하여 프로세스의 온도를 $-20^{\circ}C$까지 낮추는 증기 재 압축을 활용한 냉동사이클에 대한 전산모사를 수행하였다. 냉매의 공급온도는 프로세스와의 온도차를 $10^{\circ}C$로 가정하여 $-30^{\circ}C$로 정하였다. 전산모사를 위한 열역학 모델식으로는 Peng-Robinson 상태방정식을 적용하였으며, 냉매 혼합물의 각 성분에 대한 순수성분의 온도에 따른 증기압을 잘 추산하기 위해서 새로운 Alpha function을 이용하였다. 한편, 냉매 혼합물의 각각의 이성분계 실험 데이터를 잘 추산하기 위한 혼합규칙으로는 van der Waals 혼합규칙을 사용하였다. 한편 전체공정의 전산모사를 위해서 Invensys사의 PRO/II with PROVISION 8.2를 활용하였으며, 압축기의 소요동력을 최소화시키기 위해서 2단 압축공정을 사용하였으며. 첫 번째 압축기 후단의 최적 압력은 6bar이며 이때 총 소요동력은 755.7kW임을 알 수 있었다.