해수담수화를 위한 가스하이드레이트-역삼투 융합공정의 에너지 소모량 및 용존 가스 제거 가능성 평가
- Alternative Title
- Evaluation of energy consumption and removal potential of dissolved gas in gas hydrate and reverse osmosis hybrid system for seawater desalination
- Abstract
- Gas hydrate (GH) based desalination process have a potential as a novel unit desalination process. GHs are nonstoichiometric crystalline inclusion compounds formed at low temperature and a high pressure condition by water and a number of guest gas molecules. After formation, pure GHs are separated from the remaining concentrated seawater and they are dissociated into guest gas and pure water in a high temperature and a low pressure condition. The condition of GH formation is different depending on the type of guest gas. This is the reason why the guest gas is a key to success of GH desalination process. But, the salt rejection of GH based desalination process appeared to be 60.5-93%, post treatment is needed to finally meet the product water quality. This study adopted reverse osmosis (RO) as a post treatment.
The energy consumption of the GH system is based on unit process like hydration, dehydration, and dissociation. Also, the cooling and heating of seawater and the heat of reaction of GH formation is needed to calculate the main GH energy. The pressure and flow rate of high pressrue pump, product flow rate are required to calculate the RO energy consumption. It can be found from simulation results using commercial RO software. As a result, the energy consumption of GH-RO and conventional RO system is compared to find out the competitiveness of GH-RO hybrid system. Also, the gas rejection test by RO process were performed because the guest gas is dissolved in a GH product (i.e., RO feed).
- Issued Date
- 2017
- Awarded Date
- 2017. 2
- Type
- Dissertation
- Keyword
- energy consumption gas hydrate reverse osmosis hybrid system guest gas removal rate seawater desalination 해수담수화 가스하이드레이트
- Publisher
- 부경대학교 대학원
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 토목공학과
- Advisor
- 김수한
- Table Of Contents
- 1. 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 가설 3
1.2.1 가스하이드레이트 공정 도입에 따른 기존 역삼투 공정과의 차이점 3
1.2.2 역삼투 막을 통한 용존 가스 제거 가능성 4
1.3 연구 내용 5
2. 문헌연구 8
2.1 해수담수화 8
2.1.1 해수 담수화를 위한 공정 9
2.1.2 해수 담수화 현황 11
2.2 역삼투(RO) 12
2.2.1 역삼투(RO) 공정 12
2.2.2 역삼투(RO) 공정의 에너지 소모량 14
2.2.3 역삼투(RO) 공정의 에너지 절감 방안 16
2.3 가스하이드레이트(GH) 19
2.3.1 가스하이드레이트 소개 19
2.3.2 가스하이드레이트의 구조 19
2.3.3 가스하이드레이트 기반 해수 담수화 연구 22
2.4 가스크로마토그래피-매스 스펙트로메트리(GC/MS) 26
3. 연구 내용 및 방법 29
3.1 객체가스 선정 29
3.2 역삼투 공정의 최적 회수율 파악 29
3.2.1 산정방법 29
3.2.2 Mass balance 30
3.2.3 역삼투 공정의 원수수질 32
3.2.4 시뮬레이션 33
3.3 가스하이드레이트 공정의 소요 에너지량 35
3.3.1 산정방법 35
3.3.2 열에너지 36
3.3.3 동력 에너지 36
3.4 랩스케일 역삼투 장치를 통한 실험 37
3.5 GC/MS 분석 39
4. 연구 결과 40
4.1 선정 객체가스 40
4.2 시뮬레이션 결과 43
4.3 가스하이드레이트 공정의 소요 에너지량 산정 결과 48
4.4 가스하이드레이트 공정의 에너지 절감 방안 50
4.5 융합공정의 최종 소요 에너지 평가 52
4.6 랩스케일 역삼투 실험조건 및 결과 데이터 분석 54
4.6.1 랩스케일 실험 원수 농도 설정 54
4.6.2 랩스케일 실험결과 56
4.7 가스 제거율 분석 57
4.7.1 GC/MS 측정 데이터 분석 57
4.7.2 가스 제거율 분석 61
5. 결론 및 요약 63
참고문헌 64
감사의 글 74
- Degree
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