중공사막을 이용한 이산화탄소 분리공정의 모델링 및 예측제어

Abstract

본 논문에서는 고투과성 중공사인 폴리벤즈옥사졸계 열전환 중공사(PBO)에 의한 이산화탄소 분리공정을 모델링하여 분리특성을 알아보고 동적 예측 모델을 이용하여 회수율과 순도를 예측제어하였다. 향류흐름과 병류흐름에 대한 지배방정식을 도출하여 분리막 길이에 따른 분리거동과 각 공정변수의 영향을 모사하였다. 또한, 2단 시스템의 에너지소요에 대한 모사, stage-cut에 따른 필요 막 면적을 모사하였다. 모사를 통하여 이산화탄소 투과특성에 영향을 주는 중요한 인자는 공급부의 이산화탄소 분율, stage-cut, 압력비임을 알 수 있었으며, 분리막이 2단인 공정의 경우 각 단의 펌프를 1단으로 설계할 때보다 2단으로 설계할 때 에너지소비를 24.5% 감축할 수 있음을 알 수 있었다. 분리공정의 성능을 나타내는 중요한 지표가 회수율과 순도라고 할 수 있는데 본 연구에서는 공정 인식기법을 바탕으로 회수율과 순도의 동적 예측 모델을 고안하였다.