IPA 추출증류 공정 설계

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2015.04.21 / 2015.04.21
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목차: Abstract
목 차
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표 목차

1. 서론
2. 이론적 배경
2.1. 열역학적 배경
2.2. 증류
3. 공정 설명
3.1. 추출증류공정(Extractive Distillation Unit)
3.2. 용매회수공정(Solvent Recovery Unit)
4. 모사 결과
4.1. 추출증류탑 모사 결과
4.2. 용매회수탑 모사 결과
5. 결론 및 제언
5.1. 결론
5.2. 제언

참고 문헌

본문내용: 1. 서 론

증류는 혼합물을 분리하기 위한 방법으로 석유 및 화학 공정 산업에서 널리 쓰이고 있다. 영리적인 목적의 증류는 석유를 증류하여 휘발유, 경유, 등유와 같은 여러 종류의 연료로 분리하는 데에서부터, 공기를 증류하여 아르곤과 같은 특수한 기체를 얻는 데 이르기까지 광범위하게 사용된다.
잉크의 원료, 각종 공업용 용매 및 반도체 세정용 특수용매로 광범위하게 사용되는 IPA(Isopropyl alcohol, Isopropanol, 2-propanol)은 합성 시 IPA-Water의 공비혼합물을 형성하게 되는데, IPA는 상압 조건에서 88 wt% 근처에서 물과 공비점을 형성한다. 공비혼합물이 생기면 일반적인 증류만으로는 두 성분을 순수하게 분리해 낼 수가 없기 때문에 일반적인 증류에 의해 공비혼합물에 가까운 것을 얻고 그 후 에 다른 방법을 취해야한다.
공비점 이전의 IPA 수용액으로부터 공비점을 넘어선 고순도의 에탄올을 얻어내는 방법은 EG와 같이 물과 선택적으로 친화성이 강한 용매를 사용하여 추출증류하는 방법인 추출증류공정과 공비혼합물을 구성하는 성분과 혼합하여 별개의 공비혼합물을 만드는, 제3의 성분을 첨가하여 새로운 공비혼합물의 끓는점이 원용액의 끓는점보다 충분히 낮아지도록 한 다음 증류시킴으로써 증류잔류물이 순수한 성분이 되게 하는 증류법인 공비증류공정이 있다.
기존 논문인 조정호 교수의 「무수 IPA 생산을 위한 공비증류공정과 추출증류공정사이의 비교연구」에서는 공비증류공정과 추출증류공정의 성능을 비교하였다. 공비증류공정에서는 공비점 분리제로써 사이클로 헥산을 사용하여 공비증류공정을 통해 무수 IPA를 생산해 내는 공정에 대한 모델링 작업을 수행하였고 추출증류공정에서는 용매로 Ethylene glycol을 사용하여 추출증류공정에 대한 모델링 작업을 수행하였다. 공비증류공정은 2기의 증류탑으로 구성되어 있으며 증류탑 2기의 재비기의 Heat duty의 합을 최소화시키는 농축기 탑상부의 에탄올 조성을 결정하였다. 한편 용매로써 에틸렌글리콜을 사용한 추출증류공정에서는 용매는 원료 중에서 물을 선택적으로 추출해 내기 때문에 무수 IPA는 추출증류탑 상부에서 얻어지게 된다. 용매회수탑에서는 용매와 물 사이의 분리가 이루어진다.

참고문헌: [1] 조정호, (PRO/II with Provision을 이용한)화학공정의 모사, 서울:아진, 2004
[2] 조정호·이병돈·박상욱, 「무수 IPA 생산을 위한 공비증류공정과 추출증류공정 사이의 비교 연구」, 응용화학, 제10권 제1호, 2006
[3] 조정호·이병돈, 「에탄올 탈수 공비 증류공정 최적화에 대한 연구」응용화학, 제9권 제2호, 2005
[4] 조정호·전종기, 「에탄올 탈수 공비 증류공정 최적화에 대한 연구」, 2005년 7월 5일
[5] L. PETRUS, R. W. DE ROO, E. J. STAMHUIS and G. E. H. JOOSTEN, 「KINETICS AND EQUILIBRIA OF THE HYDRATION OF PROPENE OVER A STRONG ACID ION EXCHANGE RESIN AS CATALYST」, Department of Chemical Engineering, State University Groningen, Nijenborgh 16, 9747 AG Groningen, The Netherlands, 1 June 1983
[6] 구본승, 「추출 증류를 이용한 BTX 회수 공정의 최적 설계 및 경제성 평가」, 연세대학교 대학원, 1999
[7] Renon, H. and Prausnit z, J .M.: "Local compositions in the thermodynamic Excess functions for Liquid Mixtures ", A I ChE J., vol. 14, 135-144.(1968)

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