혼합 개질 반응 및 메탄올 합성 반응기 모사 및 최적화
Kinetics Modeling and Optimization for the Mixed Reforming of Methane and Methanol Synthesis
- 주제(키워드) 메탄올 합성 , 혼합 개질반응
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박명준
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011374
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구의 목적은 메탄올 합성 공정의 전단계인 메탄의 개질 혼합 개질 반응의 속도식을 개발, 속도상수를 추정하고 메탄올 합성 반응기의 scale-up과 촉매의 비활성화에 대한 연구를 진행하는 것이다. 메탄의 혼합 개질 반응은 H2/CO비를 조절하는데 유용하다. 평형에서의 실험 조건을 이용하여 반응 평형상태를 계산하고 비평형상태의 시험 데이터를 이용하여 정반응 속도상수를 추정하였다. 실험 결과와 추정한 값을 비 교 하였을 때 만족할만한 수준으로 예측된 것을 알 수 있었다. 효과적인 운전 조건을 찾기 위해 메탄 전환율과 H2/CO비에 대한 파라미터 민감도를 알아보았다. 그 결과 평형에서는 벽온도와 유입CO2비가 영향이 컸으며 비평형상태에서는 촉매 희석비율이 체류시간보다 영향력이 크다는 것을 알 수 있었다. 메탄올 합성 반응기의 경우 파일럿 반응기(ID=1in, L=1m)에서의 실험 데이터를 이용하여 scale-up을 진행하였다. 이전에 개발된 속도상수를 수정하여 사용하여 파일럿 반응기의 실험결과에 맞는 모델을 개발할 수 있었고 이를 이용하여 3ton/day의 생산량을 갖기 위한 반응기를 설계할 수 있었다. 또한, 메탄올 합성 촉매의 비활성화 속도식을 개발하였다. 다양한 실험 조건에 따른 결과에 만족하는 적절한 비활성화 속도식을 개발하였고 이 결과를 3ton/day의 반응기에 적용하여 촉매의 비활성화 정도를 예측하였다.
more목차
1. 서론 1
1.1 개질반응과 메탄올 합성반응 1
2. 메탄의 혼합개질반응 3
2.1. 반응 메커니즘과 속도식 3
2.2. 반응기 모델과 파라미터 추정 13
2.3. 운전 조건의 영향 20
2.4. 결론 25
3. 메탄올 합성 반응 26
3.1. 반응메커니즘과 속도식 26
3.2. 메탄올 반응기 수치모사 28
3.2.1. 반응기 모사 결과 31
3.3. 촉매의 비활성화 39
3.3.1. 비화성화 속도식과 파라미터 추정 43
3.4. 결 론 54
4. 참고문헌 55
