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국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 산업현장에서 발생되고 있는 유해가스 및 악취물질의 일종인 암모니아가스를 제거하는데 있어 충전탑을 선택하였다. 충전탑에 사용 되는 충전물은 낮은 압력손실과 고온에서의 운전이 용이하며, 각종 화학 공정에서 경제적으로 사용할 수 있고, 수리복구가 용이하여 각종 유해가스를 효율적으로 처리할 수 있어야 한다.
본 실험에 사용된 충전물은 STS 304재질의 임의 충전물인 Raschig Super-ring No. 1, metal로서 충전탑 지름 300mm, 충전층 높이 960mm의 충전탑에 충전하여 건조압력손실, 수력학적 압력손실, 액체부하량에 따른 액체함량 및 암모니아 흡수에 의한 물질전달 실험을 통해 Raschig Super-ring No. 1, metal에 대한 기하학적인 특성을 연구하여 설계인자와 운전조건 등의 유해가스 처리에 필요한 인자를 도출하였다.
임의 충전물인 Raschig Super-ring No. 1, metal에 대한 건조압력손실 △P0/H를 측정한 결과 가스부하인수 Fv가 증가할수록 직선상으로 증가 하였고, Fv가 0.630~3.448[kg1/2m-1/2s-1]에서 △P0/H는 1.892~47.312 [mmH2O /m]의 건조압력손실을 가져와 기존 산업현장에서 보편적으로 사용되는 35mm Pall-ring, pp.보다 낮은 압력손실로 나타났다. 그리고 수력학적 압력손실 △P/H를 측정한 결과 고유 액체부하 uL에 대해 가스부하인수 Fv가 증가할수록 △P/H도 증가함을 알 수 있고, 액체부하 변화에 따른 고유 Fv가 1.855[kg1/2m-1/2s-1]에서 2.323[kg1/2m-1/2s-1]으로 20% 증가할 때 △P/H는 약 17% 정도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 충전물 체적에 관련된 액체함량은 가스부하인수 Fv에 의존된 고유 액체부하 uL의 매개변수로서 액체함량은 액체부하 uL이 5, 10, 15, 20[m3/m2h]에서 가스부하인수 Fv = 3.84, 3.85, 3.87, 3.88[kg1/2m-1/2s-1]까지는 거의 일정한 액체함량으로 되고 그 이상에서 액체함량은 급격하게 증가하였다.
액체부하 uL을 고정시키고 가스부하인수 Fv를 증가시켰을 때 물질전달 단위높이 HTUov는 액체부하 uL이 높을수록 증가하였고, 가스부하인수 Fv를 고정시키고 액체부하 uL을 증가시켰을 때 HTUov는 감소하는 것으로 나타났으며, 같은 액체부하 uL에서 가스부하인수 Fv가 증가할수록 총괄물질전달계수 βva도 증가하고, βva가 증가할수록 전달단위높이 HTUov는 감소하여 가스흡수율이 높아짐을 알 수 있었다. Air-NH3/Water 시스템에서 Raschig Super-ring No. 1, metal을 사용하여 암모니아 흡수에 의한 물질 전달 실험을 통해 슈미트수를 구한 결과 Scv는 0.688로 나타났으며, 액체 부하 uL에 대한 가스부하인수 Fv의 변화에 따른 함수로써 비압력손실 △P/NTUov는 가스부하인수가 증가할수록 높아졌으며, Scv를 보정한 △P·Scv/NTUov와 비압력손실 △P/NTUov는 약 22%의 차이가 있는 것으로 나타났다.
결론적으로 본 연구에서 임의 충전물인 Raschig Super-ring No. 1, metal에 대한 기하학적인 특성을 연구한 결과 산업현장에서 배출되는 유해가스 물질을 처리할 때 높은 가스부하인수 Fv에서도 낮은 압력손실과 액체함량을 나타내어 물 및 전력 등에서의 경제적인 운전비용과 기존의 충전물에 비하여 높은 물질전달단위수 및 총괄물질전달계수에 의한 우수한 제거효율 을 나타내 실제 현장에 적용할 수 있는 것으로 실험결과에 의해 나타났다.

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본 연구에서는 산업현장에서 발생되고 있는 유해가스 및 악취물질의 일종인 암모니아가스를 제거하는데 있어 충전탑을 선택하였다. 충전탑에 사용 되는 충전물은 낮은 압력손실과 고온에...

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