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Korean Chemical Engineering Research, Vol.50, No.3, 505-510, June, 2012
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벤치스케일(0.36 m × 22 m) 다단형 기포탑에서 다공판이 기포의 거동 및 기체 체류량에 미치는 영향
The Effect of Partitioning Porous Plate on Bubble Behavior and Gas Hold-up in a Bench Scale (0.36 m × 22 m) Trayed Bubble Column
양정훈1, 2, 허영걸1, 3, 이호태1, 양정일1, 김학주1, 천동현1, 박지찬1, 정헌1, †
  • 1한국에너지기술연구원 청정석탄센터, 305-343 대전광역시 유성구 가정로 152
  • 2한국과학기술원 생명화학공학과, 305-701 대전광역시 유성구 대학로 291
  • 3고려대학교 화공생명공학과, 136-701 서울특별시 성북구 안암로 145
Jung Hoon Yang1, 2, Young Gul Hur1, 3, Ho-Tae Lee1, Jung-Il Yang1, Hak-Joo Kim1, Dong Hyun Chun1, Ji Chan Park1, and Heon Jung1, †
  • 1Clean Coal Center, Korea Institute of Energy Research, 152 Gajeong-ro, Yoseong-gu, Daejeon 305-343, Korea
  • 2Department of Chemical and Biomolecular Engineering, KAIST, 335 Gwahangno, Yuseong-gu, Daejeon 305-701, Korea
  • 3Department of Chemical and Biological Engineering, Korea University, 145 Anam-ro, Sungbuk-ku, Seoul 136-701, Korea
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초록
기포탑 반응기에서의 기체 체류량은 기포의 크기 분포 및 상승 속도와 밀접한 연관성을 갖는다. 따라서 많은 연구자들에 의하여 기포탑 반응기 내에 기포의 크기를 제어하기 위한 연구들이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 스파져 이외의 영역에서도 기포의 거동을 제어하고 기체 체류량을 증진시키기 위하여 다단형 기포탑 반응기를 사용하였다. 특히, 3 종류의 서로 다른 크기의 반응기를 사용하여 다단 다공판이 기포의 유동 특성에 미치는 효과를 확인하였다. 나아가 개별 기포가 다공판을 통과하였을 때의 쪼개짐 빈도수 및 크기 분포 변화에 대하여 관찰함으로써 다공판의 영향에 대한 이해를 넓혔다. 또한 다양한 다공판 배치 형태에 따른 유동 특성을 관찰함으로써 다단형 기포탑 반응기에서의 다공판 설치에 대한 기준을 제시할 수 있었으며, 이를 바탕으로 높이 22 m, 직경 0.36 m의 벤치 스케일 다단형 기포탑 반응기를 제작하여 그 성능을 확인하였다.
The gas hold-up has a strong relationship with the size distribution and rising velocities of bubbles in a bubble column. Therefore, many previous researchers have studied on the hydrodynamics focusing on the bubble size variation in bubble column. In this study, the bubble behavior was influenced by partitioning porous plates installed at a certain height in a trayed bubble column. The gas hold-up was increased in non-sparging region (H/D> 5) as well as sparging region. We identified the effect of the partitioning porous plate using three trayed bubble columns with different reactor geometries. Furthermore, the bubble break-up frequency and size distribution were observed before and after individual bubbles penetrated through the plate. The arrangement of the plates was also investigated using a 0.15-m-in-diameter bubble column. Based on the result, we applied this design concept to a 0.36-m-in-diameter, 22 m tall trayed bubble column and identified the effect of the partitioning porous plate on the gas hold-up increase.
Keywords:Trayed Bubble Column;Gas Hold-up;Bubble Break-up;Bubble Size Distribution;Scale-up