Monolith 반응기에서의 촉매연소 수치모델링

Abstract

본 연구에서는 최근 이슈가 되고 있는 Pollutant와 soot를 저감시켜주는 촉 매 연소에 대한 과정과 해당 Physics를 이해하고, 촉매 연소 과정 특성을 알아 보기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 비교적 간단한 Plug flow 모델을 Fortran code를 이용한 F.D.M(Finite difference method)으로 모델링 하였고 그 과정에 서 초기 속도를 달리하여 대입함으로써 그에 따른 기체 상태와 고체 상태에서의 온도의 변화를 측정하였다. 그리고 촉매 연소에서 기체 상태와 고체 상태 사이 에 존재하는 표면 반응의 영향을 측정하기 위하여 Gri 메커니즘 3.0과 Deutsmann 메커니즘을 포함한 CHEMKIN 4.1 Solver를 이용하여 Gas flow와 표면 의 거리에 따른 반응 상태를 알아보았고 마지막으로 Syngas 생성을 위해 고온에 서도 안정화를 가져오는 Hexaaluminate 촉매제인 Rh(Rhodium) 메커니즘을 CHEMKIN 4.1에 대입하여 그 결과값들을 실험 데이터와 비교 분석해보았다.; The numerical model has been developed to simulate the catalytic combustion processes in the Monolith reactor. In this study, the heterogeneous plug model has been employed to realistically predict the gas-phase and solid-phase temperature distribution for the wide range of the inlet conditions for velocity, concentration, and temperature. In terms of the chemistry, the present approach has adopted the detailed surface and homogeneous kinetics based on CHEMKIN 4.1 and GRI Mechanism. Example cases include the methane oxidation process in the Monolith reactor with the platinum catalyst and the methane partial oxidation process in the Monolith reactor with the Rhodium hexaaluminate catalyst. Based on numerical results, the detailed discussions have been made for the essential characteristics of the Monolith reactor and the effects of the catalyst.