| 초록 |
최근 미국의 셰일가스 생산이 주목받고 있는 가운데, 경제성의 문제로 인하여 과거에는 등한시 되었던 한계 가스전 개발 또한 새롭게 대두되고 있다. 천연가스의 주 성분인 메탄은 GTL 공정의 Fischer-Tropsch (FT)반응을 통하여 탄소 수가 높은 합성 연료로 전환이 가능한데, 한계 가스전의 경우에는 LNG로의 직접 액화를 통해 육상으로 수송하는 방법으로는 경제성이 떨어지기 때문에 FPSO 설비를 이용하여 합성 연료로 전환하여 수송하는 방법이 타당성을 갖는다. 본 연구에서는 multi-tubular fixed-bed reactor에서의 FT반응에 해상환경 안전운전 조건인 sloshing motion을 적용하여, 반응기 내부에서 발생하는 hotspot의 위치 변화 분석과 일반 육상 FT 반응기와 대비된 생성물의 변화와 안전성을 검토하였다. 또한 육상 조건의 FT 반응기와 유사한 결과를 얻기 위한 반응기의 길이를 도출하고, hotspot 에서의 반응 온도 상승으로 인한 runaway를 방지할 수 있도록 외부 냉각 유체의 적정 온도 및 시스템 설계를 진행하였다. CFD simulation의 결과로 반응기 내부에서 시간에 따른 농도, 온도 변화를 시각화하고 shell side의 cooling temperature 등을 변수로 아울러 최적의 운전조건 및 제어전략을 도출하였다. |
