• 한국가스학회지
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• 제7권3호
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• pp.7-12
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• 2003

[ $CO_2$ ]와 $H_2S$ 각각 1.37, 1.70 몰$\%$를 포함하고 있는 산성의 천연가스를 sweetening하고자한다. 본 연구에서는 천연가스 하부에서 100 MMSCFD 안에 산 가스의 농도가 5 ppm이 되도록 amine 처리능력을 디자인하는 것이다. 천연가스에 포함된 $CO_2,\;H_2S,\;H_2O$와 amino 성분들의 K-값은 Kent-Eisenberg model를 사용하였다. Ball과 Veldman이 새롭게 디자인한 gas sweetening 공정을 상응 정상상태 모사기를 이용하여 모델링한 후 최적화하였다. 모사 결과는 현재 운전하고 있는 공정보다 더 많은 경제적인 개선을 이끌 것이다.

• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 한국가스학회 2003년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.224-231
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• 2003

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.314-320
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• 2014

산성가스 처리를 위한 흡수탑의 설계에 있어 탑 내부로 투입되는 가스의 분산성 향상은 흡수탑에서 산성가스의 제거율 향상 및 탑의 높이를 낮출 수 있으므로 전체 공정의 투자비를 저감할 수 있는 매우 중요한 연구 분야이다. 특히 최근 온실가스 저감의 한 방안으로 국내외에서 활발하게 개발 중인 습식 이산화탄소 포집기술의 경우 대규모 산성가스 처리가 요구됨에 따라 흡수탑 내 가스 분산성을 향상시킬 수 있는 연구의 필요성이 더욱 증대되고 있다. 본 연구에서는 관련하여 현재 한국중부발전 보령화력본부에 설치된 10MW급 연소 후 습식 이산화탄소 포집플랜트 기본설계 자료를 바탕으로 배가스 투입 시 흡수탑 내 가스의 분산성을 향상시킬 수 있는 다양한 방안을 도출하고 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 활용하여 각각의 경우에 있어서 분산성에 대한 효과를 분석하였다. 가스 분산성 향상을 위해 본 연구에서 도출된 3가지 방안(splash plate, 나선형 가스라인 및 U-tube 적용)에 대한 정량적 정성적 분석결과 흡수탑 내부에 계단형 U-tube를 설치하는 경우 탑 내부에 아무런 분산장치가 없는 경우 대비 흡수탑 내 가스의 분산성이 약 30% 증가되는 반면 분산장치 설치에 따른 차압의 증가는 기존 대비 10% 수준으로 크지 않아서 가스 분산성 향상을 위한 우수한 방안으로 평가되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.51-61
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• 2022

Gas separation via hollow fibre membrane modules (HFMM) is deemed to be a promising technology for natural gas sweetening, particularly for lowering the level of carbon dioxide (CO₂) in natural gas, which can cause various problems during transportation and process operation. Separation performance via HFMM is affected by membrane properties, module specifications and operating conditions. In this study, a mathematical model for HFMM is developed, which can be used to assess the effects of the aforementioned variables on separation performance. Appropriate boundary conditions are imposed to resolve steady-state values of permeate variables and incorporated in the model equations via an iterative numerical procedure. The developed model is proven to be reliable via model validation against experimental data in the literature. Also, the model is capable of capturing axial variations of process variables as well as predicting key performance indicators. It can be extended to simulate a large-scale plant and identify an optimal process design and operating conditions for improved separation efficiency and reduced cost.

• 멤브레인
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• 제17권2호
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• pp.81-92
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• 2007

막 분리공정은 기존의 분리공정이 달성하기 쉽지 않은 많은 공정들을 대체할 수 있기 때문에 관련 학계나 산업체에서 많은 관심을 받고 있다. 특히, 고분자막을 이용한 기체분리공정은 해마다 가파른 성장세를 보이는데 이는 주로 기존의 기체분리공정에 비해 설치가 용이하고 분리공정에 필요한 에너지를 절약할 수 있기 때문이다. 고분자막을 이용한 기체분리의 가장 중요한 요소는 물론 뛰어난 선택적 투과성을 가지는 소재의 개발에 있다. 현재 상업적으로 쓰이고 있는 대부분의 기체분리용 고분자막을 폴리술폰, 폴리카보네이트 및 폴리이미드와 같은 탄화수소계열의 고분자소재이며, 이들은 수소분리, 산소부화, 천연가스에서 이산화탄소분리 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 이와는 상대적으로 불소고분자막들에 대한 기체분리특성은 탄화수소계열의 고분자막에 비교하여 그다지 많이 알려지지는 않았다. 따라서 본 논문에서는 무정형 불소고분자로부터 제조된 고분자막에 대한 기체 및 증기분리특성에 대해 자세하게 살펴보고자 한다. 이러한 불소고분자들은 종종 기존의 탄화수소계열의 고분자막과는 상이한 기체 투과 및 분리특성을 보이며, 따라서 본 논문에서는 이러한 기체분리거동을 활용한 적용방안에 대해서도 알아보고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.230-236
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• 2017

약 303 K로부터 약 343 K의 온도 범위와 약 50 bar까지의 압력 범위에서 poly(ethylene glycol) dimethyl ether(PEGDME)에 녹는 이산화탄소($CO_2$)의 용해도를 측정하였다. 가변부피 투시창이 장착된 고압용 상평형 장치를 사용하여 온도를 변화시키면서 여러 가지 조성을 갖는 $CO_2+PEGDME$ 혼합물의 기포점 압력을 측정함으로써 PEGDME에서의 고압 $CO_2$의 용해도를 결정하였다. PEGDME의 분자량이 $CO_2$ 용해도에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, 두 가지 종류의 분자량을 가진 PEGDME 시료에 대한 $CO_2$ 용해도를 비교하였다. 압력이 증가함에 따라 PEGDME에 대한 $CO_2$ 용해도는 증가하였으며 온도가 증가함에 따라 용해도는 감소하였다. 같은 온도와 압력에서 비교할 때, 분자량이 더 큰 PEGDME는 질량분율과 몰랄농도 기준으로 더 작은 $CO_2$ 용해도를 주었으나, 몰분율 기준으로는 더 큰 $CO_2$ 용해도를 주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.213-222
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• 2016

동일한 음이온을 가진 두 가지 종류의 이온성 액체인 1-ethy-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([emim][TfO])와 1-butyl-1-methylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonate ([bmpyr][TfO])를 대상으로 약 303 K로부터 약 343 K의 온도 범위와 약 30 MPa까지의 압력 범위에서 이온성 액체에 녹는 황화수소($H_2S$)와 메탄($CH_4$)의 용해도를 측정하였다. 가변부피투시창이 장착된 고압용 상평형 장치를 사용하여 온도를 변화시키면서 여러 가지 조성을 갖는 기체 + 이온성 액체 혼합물의 기포점 압력을 측정함으로써 이온성 액체에서의 기체의 용해도를 결정하였다. 이온성 액체에 대한 $H_2S$의 용해도는 압력이 증가함에 따라 증가하였으며 온도가 증가함에 따라 감소하였다. 반면에 이온성 액체에 대한 $CH_4$의 용해도는 압력이 증가함에 따라 크게 증가하였으나 온도의 영향은 거의 없었다. 동일한 음이온을 갖는 이온성 액체인 [emim][TfO]와 [bmpyr][TfO]에 대하여 $H_2S$의 용해도는 몰랄 농도 기준으로 온도 및 압력 조건에 관계없이 거의 유사하였다. 이온성 액체[emim][TfO]에 대한 $H_2S$와 $CH_4$의 용해도를 비교한 결과, $H_2S$의 용해도가 $CH_4$의 용해도보다 훨씬 컸다. 동일한 종류의 이온성 액체에 대하여 본 연구를 통해 얻은 $H_2S$와 $CH_4$의 용해도 데이터를 문헌으로부터 얻은 $CO_2$의 용해도 데이터와 비교하였다. 같은 압력 및 온도 조건에서 비교할 때, $CO_2$의 용해도는 $H_2S$와 $CH_4$의 용해도의 사이에 있었다.