• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.27 no.7
• /
• pp.746-752
• /
• 2005

In this study, the effect of reaction parameters including reaction temperature, time, and pressure on sludge degradation and conversion to intermediates such as organic acids were investigated at low critical wet air oxidation(LC-WAO) conditions. Degradation pathways and a modified kinetic model in LC-WAO were proposed and the kinetics model predictions were compared with experimental data under various conditions. Results in the batch experiments showed that reaction temperature directly affected the thermal hydrolysis reaction rather than oxidation reaction. The efficiencies of sludge degradation and organic acid formation increased with the increase of the reaction temperature and time. The removal of SS at $180^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$ and $240^{\circ}C$ of reaction temperatures and 10 min of reaction time were 52.6%, 68.3%, 72.6%, and 74.4%, respectively, indicating that most organic suspended solids were liquified at early stage of reaction. At $180^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$ and $240^{\circ}C$ of reaction temperatures and 40 min of reaction time, the amounts of organic acids formed from 1 g of sludge were 93.5 mg/g SS, 116.4 mg/g SS, 113.6 mg/g SS, and 123.8 mg/g SS, respectively, and the amounts of acetic acid from 1 g of sludge were 24.5 mg/g SS, 65.5 mg/g SS, 88.1 mg/g SS, and 121.5 mg/g SS, respectively. This suggested that the formation of sludge to organic acids as well as the conversion of organic acids to acetic acid increased with reaction temperature. Based on the experimental results, a modified kinetic model was suggested for the liquefaction reaction of sludge and the formation of organic acids. The kinetic model predicted an increase in kinetic parameters $k_1$ (liquefaction of organic compounds), $k_2$ (formation of organic acids to intermediate), $k_3$ (final degradation of intermediate), and $k_4$ (final degradation of organic acids) with reaction temperature. This indicated that the liquefaction of organic solid materials and the formation of organic acids increase according to reaction temperature. The calculated activation energy for reaction kinetic constants were 20.7 kJ/mol, 12.3 kJ/mol, 28.4 kJ/mol, and 54.4 kJ/mol, respectively, leading to a conclusion that not thermal hydrolysis but oxidation reaction is the rate-limiting step.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.59 no.1
• /
• pp.77-84
• /
• 2021

To control hot spot in a plug flow reactor (PFR) is important for the yield and purity of products and safety. In this paper, coolant temperature is set as a state variable, and radial distributions of heat and mass are considered to model the PFR more realistic than without considering radial distributions. The model consists of three state variables, reactant concentration, reactant temperature, and the coolant temperature. The flow rate of the isothermal coolant is a manipulated variable. This paper shows that the controller considering the radial distributions of heat and mass is more effective than the controller without them. Assuming that u3,0 is 0.7, the suggested control equation was robust when St is bigger than 1.3, and Ac/A is smaller than 2.0. Under this condition, the hot spot temperature changed within the relative error of one percent when the temperature of input altered within the range of five percent.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.53 no.1
• /
• pp.53-56
• /
• 2015

In this study, investigated the synthesis method of p-Phenylenediamine (PPD) by amination of p-Diiodobenzene (PDIB) under supercritical ammonia and CuI catalyst conditions. We examined the effects of various process variables (e.g., reaction temperature, pressure, amount of ammonia inserted, amount of catalyst inserted, and reaction time) on the production yield of PPD by analyzing the Gas Chromatography (GC). The experimental results demonstrated that PPD was not produced under non-catalyst conditions, and PPD production yield increased with increasing temperature, pressure, amount of catalyst inserted, and reaction time. However, for the reaction temperature case, it was found that $200^{\circ}C$ was the optimal temperature, because thermal degradation of PPD occurred above $250^{\circ}C$. In addition, we confirmed the structure of PPD and the bonding characteristics of the amine group via FT-IR and H-NMR analysis.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.10 no.2
• /
• pp.242-246
• /
• 1999

For the fluorination of $CF_2Cl_2$, the yield of $CF_4$ was found to be increased with the contact time and the reaction temperature. When the mole ratio of HF/$CF_2Cl_2$ is 3 or above, the yield of $CF_4$ was attained to 100% at $370^{\circ}C$ and contact time of 3 seconds. In the case of the fluorination of $CCl_4$ with HF, the yield of $CF_4$ was obtained above 90% at the reaction temperature of $500^{\circ}C$, the contact time of 3 seconds, and the mole ratio of HF/$CCl_4$ of 5.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.11a
• /
• pp.207-207
• /
• 2009

Aspen plus는 Aspentech사에서 개발한 공정모사용 프로그램으로서 다양한 화학종의 열역학적 자료를 기반으로 공정설계, 공정최적화, 공정모니터링 등 공정개발에 활용되고 있다. 연료개질기는 수증기 개질반응, 수성가스전이반응, 선택적화학반응으로 구성된 소규모 수소생산공정에 해당된다. 따라서 Aspen 전산모사를 통해 다양한 조건에서의 운전결과를 모사하여 개질기에 미치는 영향을 분석함으로써 운전조건을 최적화 할 수 있다. 연료개질기의 성능에 영향을 미치는 주요인자는 주로 수증기개질 촉매층 출구온도 및 수증기/탄소 비이다. 수증기개질 촉매층의 출구온도를 $660{\sim}740^{\circ}C$로 변화시키면서 개질가스의 조성, 카본 전환율, 개질효율 등을 비교 분석하였다. 또한 수증기/탄소 비를 3~5의 범위에서 변화시키면서 영향을 살펴보았다. 수증기개질 촉매층의 온도가 높을수록 수소생산량이 증가에 따른 효율 증가가 나타났으며 수증기/탄소 비가 증가할 경우에도 개질효율에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 하지만 실제 개질기의 운전에서는 소재의 제약에 따라 운전 온도에 제약이 있으며 수증기/탄소비의 증가 역시 개질기의 부피 증가로 이어지는 단점이 있다는 것을 고려해야 한다. 따라서 반응기 재질, 크기, 운전온도와 개질효율과의 상관관계를 파악하여 개질기의 특성을 최적화 하여야 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2006.06a
• /
• pp.93-95
• /
• 2006

도시가스, LP 가스, 가솔린 등의 수증기 개질의 반응온도가 $700^{\circ}C$이상의 고온에서 이루어지는 것에 비해 DME 수증기 개질의 반응온도는 $400^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 이루진다는 점에서 우수하다. 또한 황 성분을 함유하지 않기 때문에 원료로부터 탈황 과정이 필요 없다. 특히 DME 수증기 개질의 경우 반응온도가 낮은 것과 개질 촉매가 일반적으로는 Cu 계 촉매이기 때문에 도시가스 등의 개질장치와 달리 CO 변성 장치가 불필요하다. 이 때문에 수소제조를 위해 개질장치가 소형화 가능하고 연료전지 자동차로의 탑재가 용이하여 가능성이 높다 개질장치가 소형화 가능한 것으로 메탄올의 수증기 개질이 있지만 메탄올은 독성이 있다는 점이 문제시되고 있다. 그 점에서 메탄올의 수증기 개질 보다 반응 온도는 다소 높게 되지만 독성 없는 DATE는 기존의 LP가스 인프라를 이용할 수 있는 ME는 특히 우수한 수소제조를 위한 원료이고 수소저장체로 사료된다. 본 연구에서는 가능성 높은 촉매를 사용하여 DME로부터 수소 전환율, 수소 생성속도와 양에 대한 실험실적 결과를 고찰하고자 수행하였다

• Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.181-187
• /
• 1992

일반적으로 면섬유는 햇빛에 의해서 변색되거나 약해지며 또 그 외에도 여러가지 물리적, 화학적인 변화를 일으키게 된다. 구체적인 화학반응의 메카니즘은 사용되는 광선의 스펙트럼, 대기조건(실내인 경우는 실내 환경조건) , 산소의 유무 그리고 염료 등 첨가물의 종류와 같은 여러 요소에 의해 크게 영향을 받게 된다. 환경조건 중에서 산소의 존재는 매우 중요하지만 open system에서 산소의 농도가 일정하다고 가정할 때 면섬유가 접하고 있는 환경조건 중에서 온도와 습도는 photodegradation의 속도를 결정짓는 중요한 요인으로 작용하게 된다. 박물관,:기념관, 도서관 등의 소장품이 자연광선이나 인공조명으로부터 손상되는 것을 막기 위해서는 먼저 이들의 photodegradation 현상에 대한 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 면시칩포를 자연광선과 가장 흡사한 스펙트럼을 가진 xenon arc lamp를 사용한 내후도 시험기내에서 온도와 습도를 조절하여 이에 따른 반응속도의 차이를 인열강도의 감소와 중합도 저하로 측정하였다. 1차 반응식은 실험결과를 설명하는데 유용하였으며 온 · 습도의 증가는 반응속도를 증가시키는 것으로 나타나 기존의 상반된 연구결과의 차이를 입증하였다. 또 온도와 습도는 상호관련이 있는 것으로 나타났으며 고온인 경우습도의 영향을 더 크게 받는 것으로 분석되었다. 반응의 활성에너지는 $30\~75\%$ RH에서는 12 kcal/mole 정도이며 수분의 함량이 낮을수록 활성화에너지는 커지는 것으로 나타나 수분은 섬유소 분자구조내에서 가소제 (plasticizer)의 역할을 하는 것으로 판명되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.45 no.1
• /
• pp.12-16
• /
• 2007

Temperature control of an autothermal methanol reforming reactor which uses the copper-zinc oxide catalyst was studied. Temperature at 1cm below the hot-spot point in the reactor was used for the controlled variable, and the air flow rate was used for the manipulated variable. A first order plus time delay model was identified and controller parameters were obtained by applying the IMC-PI tuning rule to the identified model. With this controller, we could control the reforming reactor temperature within ${\pm}5^{\circ}C$ over 100 hours. Change of the hot-spot point due to the catalyst degradation was investigated and it could be used to design an adaptive controller.

• Proceedings of the Korean Institute of Resources Recycling Conference
• /
• 2005.10a
• /
• pp.266-270
• /
• 2005

본 연구는 Ta, Nb, Zr, 및 희토류 등을 복합적으로 함유한 복합광을 대상으로 사염화탄소에 의한 염화반응을 알아보기 위한 기초연구로서 각 산화물의 염화반응 특성을 알아보고 이를 토대로 복합광의 염화반응을 비교하여 보았다. 실험결과 산화물 상태의 Nb, Ta 및 Zr은 비교적 낮은 온도에서 염화반응이 일어나고 염화물이 휘발됨을 알 수 있었다. 복합광을 반응 온도 $400^{\circ}C,\;CCl_4$ 분압 0.28 일때 반응시간이 10분에서 60분으로 변함에 따라 니오븀 및 탄탈륨은 $91%{\sim}99%$의 높은 회수율을 나타내었으나 지르코늄은 각각 16.5%에서 27.5%로 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 희토류의 경우 세륨은 반응율이 71.7에서 73% 정도였고 란타늄은 51%에서 54% 정도의 반응율을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.50 no.3
• /
• pp.492-498
• /
• 2012

In this study, hydrodynamics such as solid circulation rate and voidage in the desulfurizer and the reaction characteristics of Zn-based solid sorbents were investigated using lab-scale high pressure and high temperature desulfurization process. The continuous HGD (Hot Gas Desulfurization) process consist of a fast fluidized bed type desulfurizer (6.2 m tall pipe of 0.015 m i.d), a bubbling fluidized bed type regenerator (1.6 m tall bed of 0.053 m i.d), a loop-seal and the pressure control valves. The solid circulation rate was measured by varying the slide-gate opening positions, the gas velocities and temperatures of the desulfurizer and the voidage in the desulfurizer was derived by the same way. At the same gas velocities and the same opening positions of the slide gate, the solid circulation rate, which was similar at the temperature of $300^{\circ}C$ and $550^{\circ}C$, was low at those temperatures compared with a room temperature. The voidage in the desulfurizer showed a fast fluidized bed type when the opening positions of the slide gate were 10~20% while that showed a turbulent fluidized bed type when those of slide gate were 30~40%. The reaction characteristics of Zn-based solid sorbent were investigated by different desulfurization temperatures at 20 atm in the continuous operation. The $H_2S$ removal efficiency tended to decrease below the desulfurization temperature of $450^{\circ}C$. Thus, the 10 hour continuous operation has been performed at the desulfurization temperature of $500^{\circ}C$ in order to maintain the high $H_2S$ removal efficiency. During 10 hour continuous operation, the $H_2S$ removal efficiency was above 99.99% because the $H_2S$ concentration after desulfurization was not detected at the inlet $H_2S$ concentration of 5,000 ppmv condition using UV analyzers (Radas2) and the detector tube (GASTEC) which lower detection limit is 1 ppmv.