| 초록 |
바이오매스 급속열분해 공정은 바이오매스를 무산소 분위기에서 약 500℃ 온도 조건으로 가열하여 응축가스, 비응축가스, 촤로 분해하고 생성된 응축가스의 응축 열전달 과정을 통해 친환경 재생에너지로 주목받고 있는 바이오오일을 생산하는 공정이다. 급속열분해 공정 요소 중 생성된 응축가스를 응축시키는 응축 열교환기는 공정의 효율을 결정하는 핵심 설비 중 하나이지만, 응축 열교환기의 전열성능을 향상시키기 위한 연구는 주로 실험결과에 따른 경험식에 의존하였다. 하지만 최근 들어 컴퓨터와 공정해석 기법의 발전에 따라 수치해석을 이용하는 사례가 점차 증가하고 있다. 실제로, Engineering 설계의 초기 단계에서 공정해석을 통한 최적설계가 이루어졌을 때 많은 비용을 절감할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 차후 급속열분해 공정의 상용화를 위한 scale-up 시 응축 열교환기 최적설계에 적용할 수 있도록 다양한 열전달 방식의 응축 열교환기를 gPROMS를 이용하여 모델링하였다. 우선 직접 또는 간접 냉각 방식의 응축 열교환기를 물리-화학적 이론을 기반으로 모델링하였고 이를 급속열분해 공정해석에 적용하였다. 그 후 액화된 바이오오일의 무게를 통해 응축효율을 비교분석하였으며, 응축 방식에 따른 열전달 성능을 평가하였다. 이 논문은 2017년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NoNRF-2017R1A2B4009340). |
