중공사막을 이용한 다성분 혼합기체 분리공정의 경제성 평가에 대한 연구

Abstract

본 연구에서는 고투과성 중공사인 폴리벤즈옥사졸계 열전환 중공사 (polybenzoxazole, PBO)에 의한 막을 사용하여 기체 분리에 대한multi-cell 향류흐름을 규명하였으며 흐름패턴에 대한 모델의 정확성을 규명하였다. 모델로서는 향류흐름 multi-cell 모델을 이용하였다. 먼저 ２성분계 혼합기체에서 이산화탄소 분리 데이터를 이용한 분리공정구조에 따른 전력 소모량을 계산하고 kg당 이산화탄소 분리 비용을 계산하였다. 아울러 ２단막 분리공정구조에 따른 기체 분리 특성을 예측하고 경제성을 평가하였다. 분리공정구조에 대한 에너지 소비를 비교한 결과 같은 압력비에 대하여 분리막 모듈 뒤에 베큠펌프를 배열하는 것이 경제적임을 알 수 있었다. 다성분계 혼합기체에서 이산화탄소 분리 데이터를 이용한 ２단막 재순환 분리공정구조에서 재순환 비율에 따른 결과값을 예측하였으며 선택도에 따른 결과값도 함께 예측하여 적절한 재순환 비율을 알아보았다. 재순환 흐름을 전량 투입하는 것보다 목표에 맞는 비율을 선택하여 사용함으로써 원하는 결과를 얻을 수 있으며 공정상에 불필요한 손실을 막을 수 있다. 또한 퍼지가스를 사용하였을 때의 막 성능을 알아보고 투입유량 대비 적절한 퍼지가스 비율을 알아보았다. 투입유량에 따른 경제성을 분석하여 가장 경제적인 퍼지가스의 비율을 규명할 수 있다．