[화학공학] Hysys를 이용한 BTX 분리 공정의 설계

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2011.07.29 / 2019.12.24
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목차: 목 차
1. BTX 란?

2. BTX 분리공정의 개요

(1) BTX 공정

(2) 공정 개요

3. 공정의 사양에 따른 BTX 분리 공정의 구조 및 공정설계를 위한 HYSYS를 이용한 simulation 결과

(1) 조건

(2) 시뮬레이션

(3) 최적의 단수 구하기

(4) 결과 해석 및 정리

※ BTX 공정의 창의적인 설계 - Recycle 이용

4. 개선 및 적용분야

(1) BTX분리공정의 최적 설계를 위한 개선방향
1) 구동 엑서지의 손실을 줄이는 방안

2) 에너지 절약 기술

➀ 가열로 배가스 배열회수

② 가열로 배가스에 의한 연소용 공기예열

(2) 실제 현장에서의 적용사례 및 연구사례

1) SK(주)의 APU(Advanced Pyrolysis Gasoline Upgrading) 공정기술

2) ACNU 촉매공정기술
5. BTX분리공정의 기술력 보완 및 경쟁력

6. 고찰

7. 참고문헌

본문내용: (4) 결과 해석 및 정리

위의 결과를 정리하면 첫 번째 증류탑에서는 12단으로 연결하였을 때 Benzene의 순도가 가장 높았고, 두 번째 증류탑에서는 20단으로 연결하였을 때가 Toluene의 순도가 가장 높았다. 그리고 세 번째 증류탑에서는 42단으로 연결하였을 때 Xylene의 순도가 가장 높았다.

따라서 최적의 효율을 위해서는 첫 번째 증류탑은 12단, 두 번째 증류탑은 20단, 세 번째 증류탑은 42단으로 설계하여야 한다.

하지만 Simulation을 해 본 결과 몇 가지 문제점을 발견하게 되었다. 제1 증류탑에서는 벤젠을 높은 분율로 얻어 낼 수 있었다. 하지만 제2 증류탑에서의 벤젠이나 제3 증류탑에서의 톨루엔처럼 그 전 증류탑에서 다 분리되지 않고 그 다음 증류탑에서 마저 분리되는 결과를 확인 할 수 있었다.
이 문제의 원인을 토론해 보았는데, 몇 가지 제시된 의견을 정리하자면 우선 Feed의 조성 중 벤젠의 분율이 매우 높기 때문이라는 것과 증류탑의 운전 조건이 충분히 고려되지 않았다는 것이다. Feed의 조성 중 Xylene의 분율이 너무 낮다는 의견도 있었다. 참조 논문을 참고하여 결정한 것이지만 일종의 by product로 고려한 에틸벤젠보다도 낮은 분율을 가지고 있었기 때문에 제3 증류탑의 product에서도 높은 분율을 얻을 수는 없었다. 하지만 제3 증류탑으로 feed 되는 Xylene의 분율보다는 product의 분율이 전체적으로 증가하였고 마지막 Col 3 Bottom의 에틸 벤젠의 분율은 Feed 에 비해 큰 폭으로 증가하였기 때문에 비교적 성공적이라고 볼 수 있다는 의견이 많았다.
그리고 온도나 압력을 바꾼다거나 recycle stream을 사용해 다시 시뮬레이션 한다면 더 좋은 결과를 얻을 수도 있을 것이라 생각하여 이용해 보았는데 결과는 아래와 같았다.

참고문헌: 7. 참고문헌

(1) 참조 논문 : The Korean Journal of Chemical Engineering , 14 권 , 5 호
Optimization of fractionation operation in the Benzene Toluene Xylene plant - Doosan Thechnacal Center. Dept.of Chem Eng.Hanyang Univ. Dept.of Chem Eng.Pohang Univ. of Sci. and Tech. Daelim Eng. Co. - accepted 29 July 1997

(2) BTX : 네이버 백과 . 위키피디아

(3) ACNU : NICE지, 제25권 제5호,2007 SK 박상훈 FCC 유분으로부터 Xylene 제조기술

(4) 공정 흐름도 : http://www.s-oil.com/

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