마이크로채널 반응기를 이용한 강화된 저온 피셔-트롭쉬 합성반응의 전산유체역학적 해석 (Intensified Low-Temperature Fischer-Tropsch Synthesis Using Microchannel Reactor Block : A Computational Fluid Dynamics Simulation Study)

서지정보

· 발행기관 : 한국가스학회
· 수록지 정보 : 한국가스학회지 / 21권 / 4호 / 92 ~ 102페이지
· 저자명 : Krishnadash S. Kshetrimayum, 나종걸, 박성호, 정익환, 이용규, 한종훈

초록

피셔-트롭쉬 합성반응은 CO와 H2의 혼합가스로 이루어진 합성가스를 부가가치가 높은 탄화수소 제품으로변환시킨다. 본 논문에서는 저온 피셔-트롭쉬 합성반응과 단일, 다중 마이크로채널 반응기에 패킹시킨 촉매를기반으로 강화된 반응조건의 열전달을 고려하여 전산유체역학 기반의 시뮬레이션을 진행하고 분석하였다. 단일채널모델을 통하여 CO 전환률이 ~65% 이상, C5+ 선택도가 ~74% 이상을 달성하면서도 Co 기반의 super-active촉매를 통해 GHSV를 30000 hr-1을 달성할 수 있음을 보였다. 다중 마이크로채널 반응기모델에서는 열전달 시뮬레이션을 동시에 해석하여, 3가지의 다른 반응기구조에 대해서, 직교류 wall boiling 냉매를 사용시  m ax 가23 K였으며 평행유동 subcooled 냉매와 평행유동 wall boiling 냉매의 경우 각각 15 K와 13 K의  m ax 를 보였다. 반응기 전체적으로 498 - 521 K에서 온도제어가 가능했으며 계산된 사슬성장 가능성은 저온 피셔-트롭쉬 합성에 적합한 것으로 보인다.

영어초록

Fischer-Tropsch synthesis reaction converts syngas (mixture of CO and H2) to valuable hydrocarbonproducts. Simulation of low temperature Fischer -Tropsch Synthesis reaction and heat transfer at intensifiedprocess condition using catalyst filled single and multichannel microchannel reactor is considered.
Single channel model simulation indicated potential for process intensification (higher GHSV of 30000 hr-1 inpresence of theoretical Cobalt based super-active catalyst) while still achieving CO conversion greater than~65% and C5+ selectivity greater than ~74%. Conjugate heat transfer simulation with multichannel reactorblock models considering three different combinations of reactor configuration and coolant type predicted ΔTmax equal to 23 K for cross-flow configuration with wall boiling coolant, 15 K for co-current flow configurationwith subcooled coolant, and 13 K for co-current flow configuration with wall boiling coolant. In therange of temperature maintained (498 - 521 K), chain growth probability calculated is desirable for low-temperatureFisher-Tropsch Synthesis.

참고자료

· 없음