유동층 반응기 내 열교환기 설계 및 검증

Design and validation of heat exchanger in fluidized bed reactor

유동층은 고체-고체 및 고체-기체의 높은 혼합 특성으로 인해 반응기 내 온도 분포의 편차가 낮고 열전달 및 물질 전달이 높은 장점이 있어 국내외 다양한 산업에서 널리 사용되고 있다. 유동층 반응기는 사용하는 연료의 반응에 따라서 발열반응이거나 흡열 반응이 발생하므로 반응기 내부에 열교환기를 설치하여 반응기 내 온도를 균일하게 제어하고 일정한 수율의 생성물을 생산해야 한다. 본 실험에서는 발열 반응인 생성물 합성 공정에서 유동층 반응기 내의 열교환기의 대류 및 전도에 의한 총 열전달 계수 (Overall heat transfer coefficient)를 측정 하고 모델링하여 결과 값을 비교하였다. 실험에 사용된 반응기의 직경은 0.16m 이고 높이는 1.5m의 기포 유동층 타입의 반응기를 사용하였다. 공기 100 LPM을 투입하여 실험을 수행하였으며, 열교환기 물 투입 조건에 따른 유동층 반응기 내 온도, 압력 변화 및 열교환기에서 흡수하는 열량 값을 측정하였고 각 실험에서 얻어진 결과를 비교 검토하여 유동층 반응기의 　설계 및 최적 운전 조건 도출 방안에 대해 살펴보았다.