열화학 황-요오드 수소 생산 공정의 요오드 결정화기 설계를 위한 결정 침강 모델링 (Crystal Sinking Modeling for Designing Iodine Crystallizer in Thermochemical Sulfur-Iodine Hydrogen Production Process)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 52권 / 6호 / 768 ~ 774페이지
· 저자명 : 박병흥, 정성욱, 강정원

초록

황-요오드(Sulfur-Iodine, SI) 공정은 물을 분해시켜 수소를 생산하는 열화학 공정으로 공정에 사용되는 황과 요오드는 재순환된다. SI 공정 중 요오드가 분리 순환되는 Section III에서는 공정 효율 개선을 위해 다양한 방법이 개발되고있다. EED(electro-electrodialysis)를 이용한 방법은 추가적인 화합물이 필요하지 않는 공정으로 Section III의 효율을높일 수 있으나 공정 흐름에 포함된 요오드에 의해 상당한 부하가 걸리게 된다. 이를 해결하기 위해 EED 앞에 요오드제거 공정으로 결정화 방법이 고려되고 있다. 본 연구에서는 요오드 결정화 반응기 설계를 위한 기초 자료 확보를 위해 I2 포화 HIx 용액에서 요오드 결정의 침강 속도를 모델링 하였다. HIx 용액 조성은 열역학 모델인 UVa를 이용하여결정하였으며 용액 물성은 순수한 물성들과 상관관계식을 활용하여 추산하였다. Multiphysics 전산툴을 이용하여 침강에따른 속도 변화를 계산하였으며 요오드 직경과 온도에 따른 변화를 추산하였다. 직경(1.0~2.5 mm)과 온도(10~50 oC)범위에서 요오드는 0.5 m/s 내외의 종말 속도를 보이며 이 속도는 용액의 점도 보다 밀도에 더 크게 영향을 받는 것으로나타났다.

영어초록

SI process is a thermochemical process producing hydrogen by decomposing water while recycling sulfurand iodine. Various technologies have been developed to improve the efficiency on Section III of SI process, whereiodine is separated and recycled. EED(electro-electrodialysis) could increase the efficiency of Section III without additionalchemical compounds but a substantial amount of I2 from a process stream is loaded on EED. In order to reducethe load, a crystallization technology prior to EED is considered as an I2 removal process. In this work, I2 particle sinkingbehavior was modeled to secure basic data for designing an I2 crystallizer applied to I2-saturated HIx solutions. Thecomposition of HIx solution was determined by thermodynamic UVa model and correlation equations and pure propertieswere used to evaluate the solution properties. A multiphysics computational tool was utilized to calculate particlesinking velocity changes with respect to I2 particle radius and temperature. The terminal velocity of an I2 particle wasestimated around 0.5 m/s under considered radius (1.0 to 2.5 mm) and temperature (10 to 50 oC) ranges and it was analyzedthat the velocity is more dependent on the solution density than the solution viscosity.

참고자료

· 없음