| 초록 |
압력 순환식 흡착 공정(PSA)은 에너지 절약 공정으로서 기체 분리 공정에 많이 응용이 된다. 이러한 상태에서 연료용 알콜은 여러 가지 신 재생에너지 중 가장 빠른 시기 안에실용화가 가능한 생산에너지 유형이며 연료의 청정성 때문에 미래에 각광을 받을 수 있는 에너지 형태이다. 공비 증류방법으로는 PSA와 공비 증류법, Prevaporation을 이용하는 방법이 있다. 그러나 현재는 실용적이고 공해 요인이 없는 청정공정인 PSA를 이용한다. 이 논문에서는 5wt% 물을 포함한 에탄올과 물의 공비혼합물을 2-bed PSA공정을 이용하여 분리하는 공정의 모사에 대해서 연구하였다. 흡착 등온식은 Freundlich식을 사용하였으며 여기에서 흡착 압력, Purge/Feed 비율, 흡착 평형의 상수와 같은 전형적인 조절 파라미터를 공정 모사방법으로서 분석했다. (가정) 1.이상 기체 법칙을 적용한다. 2.물질 전달 속도는 LDF(Linear Driving Force)에 따른다. 3.흡착평형식은 Temperature-dependent Freundlich Equation을 따른다. 4.흡착탑의 반경 방향 확산은 무시한다. 5.흡착 탑의 외벽은 등온이다. 6.물질전달 계수와 열전달 계수는 상수로서 일정이다. 7.흡착제는 구형이고, 입자의 크기와 물리적 성질은 일정하다. 위의 가정을 통한 기체성분에 대한 물질 및 에너지 수지식은 다음과 같다. Extended Freundfich Equation: 각 성분의 물질수지:총괄물질수지식에서의 에너지 수지식: 위의식에서 열전달의 메카니즘은 총괄 Driving force의 선형적인 함수로 표현하였고, 물질 전달 과정은 다음과 같은 Linear Driving force로 표현하였다. LDF 물질 전달식: 이때 열전달 및 물질 전달 계수는 모든 전달저항을 포함하는 일괄적 파라메터 값들이다. 공정 모사를 하기전에 흡착 등온식의 파라미터가 필요하므로 두 온도사이에서의 파라미터를 Fitting하여 구하였고 에탄올과 물의 혼합물의 농도의 변화는 다음과 같다. 즉 170분이 지난후에는 모든 BED에서 흡착이 일어나 더이상 흡착이 되지 않아서 99.9%의 순도를 나타낼수 있다. |
