니켈 촉매 상에서 에탄으로부터 수소생산을 위한 반응기 사이징

• Published in: Clean Technology, 19(1) Vol. 19; no. 1; pp. 51 - 58
• Main Authors: 성민준(Minjun Seong), 이경은(Kyungeun Lee), 조정호(Jung-Ho Cho), 이영철(Young-Chul Lee), 전종기(Jong-Ki Jeon)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국청정기술학회 2013
• Subjects: 화학공학; Ni catalyst; Reaction kinetics; Reactor sizing; 수증기 개질; 반응기 사이징; Steam reforming; 니켈 촉매; 반응속도론; 에탄; Ethane
• ISSN: 1598-9712; 2288-0690
• DOI: 10.7464/ksct.2013.19.1.051

In this study, kinetics data was obtained for steam reforming reaction of ethane over the nickel catalyst. The variables of steam reforming reaction were reaction temperature, partial pressure of ethane, and mole ratio of steam and ethane. Parameters for the power rate law kinetic model and the Langmuir-Hinshelwood model were obtained from the kinetic data. Also, sizing of steam reforming reactor was performed by using PRO/II simulator. For the steam reforming reaction of ethane, Langmuir-Hinshelwood model determining the reaction rate by the surface reaction was better suited than a simple power rate law kinetic model. On water-gas-shift reaction, power rate law kinetic model was well fitted to the kinetic data. Reactor size can be calculated for production of hydrogen through PRO/II simulation. 니켈 촉매 상에서 에탄의 수증기 개질 반응과 수성가스 전환반응 반응에 대한 반응속도 데이터를 얻기 위하여 반응온도와 반응물의 분압을 변화시키면서 반응 실험을 수행하였다. 반응속도 데이터를 사용하여 거듭제곱 속도식 모델(power law kinetic model)과 랭미어-힌쉘우드 모델(Langmuir-Hinshelwood model)의 매개변수를 구하였다. 또한 반응 속도 모델식을 적용하여 PRO/II를 이용한 공정 모사를 통해서 에탄의 수증기 개질 반응기 사이징(sizing)을 수행하였다. 에탄을 반응물로 하여 수증기 개질 반응을 수행한 결과, 단순한 거듭제곱 속도식 모델보다 표면반응에 의하여 반응속도가 결정되는 랭미어-힌쉘우드 모델이 보다 적합하였고, 수성가스 전환반응에 대한 반응속도식은 거듭제곱 속도식 모델이 적합함을 보였다. PRO/II 시뮬레이션을 통해서 수소 생산량에 필요한 반응기의 크기를 결정할 수 있었다.