반응표면분석을 이용한 바이오가스 고질화공정을 통한 바이오메탄 (Optimization of biomethane production by biogas upgrading process using response surface mothodolgy)

서지정보

· 발행기관 : 한국에너지학회
· 수록지 정보 : 에너지공학 / 23권 / 2호 / 62 ~ 73페이지
· 저자명 : 박성범, 김낙주, 성현제, 심동민

초록

본 연구는 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스로부터 바이오메탄을 생산하기 위한 고질화 공정의운전조건을 최적화하기 위하여 반응표면 분석모델을 적용하였다. 반응표면 분석법의 하나인 Box-Behnken 설계법을 이용하였으며 바이오가스 고질화 공정의 메탄농도와 메탄회수율을 극대화하 기 위한 수학적인 최적운전조건을 도출하였다. 도출된 반응표면모델의 적합성을 검증한 결과 각 모델 의 p Value가 0.05 이하로서 유의성이 매우 높게 나타났으며, 결정계수(R2)는 각각 0.9788, 0.9710 이었다. 그리고 이산화탄소/메탄분리공정에서 메탄농도에 대해 운전압력이 가장 크게 영향을 미치고 다음으로 바이오메탄 생산량, PSA 회전밸브 속도의 순이다. 메탄회수율에 대해서는 PSA 회전밸브 속도가 가장 크게 영향을 미치고 있으며, 바이오메탄 생산량, 운전압력의 순으로 나타났다. 액체바이오 메탄 생산량이 100Nm3/hr일 때의 최적 운전조건을 도출한 결과, 운전압력이 8.0bar 그리고 PSA 회전 밸브 속도가 31.55RPM일 때 바이오메탄의 메탄농도와 메탄회수율을 최대화할 수 있었고, 이때의 바이오메탄의 메탄농도는 97.13%이고, 메탄회수율은 75.89%이었다.

영어초록

by biogas upgrading process. Methane concentration(Y1) and methane efficiency(Y2) on biogasupgrading process were mathematically described as being modeled by the use of the Box-Behnken design onresponse surface methodology. The results of ANOVA(analysis of variance) about models, the probability valueof the methane concentration and methane recovery response surface model are 0.0001 and 0.0001, respectivelyand coefficient of determination(R2) are 0.9788 and 0.9710, respectively. The response surface model is provedof high reliability and suitability. The operation pressure had the greatest influence to methane concentrationthan other operation parameters and the PSA rotary valve velocity had the greatest influence to methane recoverythan other operation parameters. Optimal condition of biogas upgrading process for production of 100Nm3/hrbio-methane were operation pressure 8.0bar and outlet flow rate 31.55RPM, respectively. At that operation condition the methane concentration of bio-methane was 97.13% and methane recovery in biogas upgradingprocess was 75.89%.

참고자료

· 없음