화학공학 - 화공양론 설계과제
1. 설계 과제:
향 후 도래할 수소경제 시대를 앞두고, 수소를 경제적으로 제조, 발생하는 기술이 주목을 받고 있다. 이 가운데, 친환경 대체연료를 개질하여 수소를 발생하는 기술은, 기존 정유산업 기반 개질 기술을 활용하여 실용화가 용이하고 CO2 저감 차원에서 이점을 가진다. 기존 도시가스(CH4) 외에 대체연료로 각광 받고 있는 바이오 디젤, 바이오 에탄올, DME 등을 고려하여, 수소발생을 위한 개질기 개념설계 (물질 및 에너지 수지)를 수행하여 최고효율을 얻을 수 있는 연료를 선정하고, 가장 효율적인 방법을 제안하시오.
2. 기초 DATA (제한조건):
대상연료 : LNG(CH4), LPG(C3H8), 바이오디젤(C16H34), 바이오에탄올(C2H5OH), DME수소발생 개질기 운전온도 (탄화수소류: 800oC, 알코올, DME : 400oC)개질기 반응양론비 (S/C ratio = 2 (탄화수소), 1.5 (알코올)개질기 수소발생량: 5 liter/min
3. 각 연료의 수소발생 효율
1) LNG(CH4)
CH4 +2O2 = 2H2O + CO2
CH4 +2H2O = 4H2 + CO2
CH4(25→800℃)
H2O(25→800℃)
5liter H2/min
- LHV(CH4,reformer) = 802.491 kJ/mol (calculated in Chetah)
- △rxn = 192.368 kJ/mol
- △vap =
= 43.566+46.311+28.732 = 118.609 kJ/mol
- LHV(H2) = 241.835 kJ/mol
- h(effciency) =
LHV(H2)
(△rxn + △vap) + LHV(CH4,reformer)
- h(effciency) =
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2014.05.23
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