소개글
"분리공정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 연구의 필요성
1.2. 연구의 목적
2. 방향족 화합물과 자일렌 혼합물
2.1. 방향족 화합물
2.2. 자일렌 혼합물
2.3. 파라자일렌
3. SMB 공정의 개요
3.1. TMB와 SMB
3.2. SMB 구조
3.3. SMB 장점
3.4. SMB 공정의 원리
4. Parex 공정
4.1. Parex 공정 개요
4.2. Parex 공정의 회전식 밸브와 영역
4.3. Parex 공정의 구성요소
4.4. Parex 공정의 desorbent 회수
4.5. Parex 발전 현황과 특허
4.6. 흡착제
5. 특허
5.1. 특허1 : 추출액을 2차 세척용 액체로 사용하는 SMB 공정
5.2. 특허2 : 차압증가를 방지하기 위한 SMB 공정
6. 결론
7. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 연구의 필요성
SMB 공정은 고효율, 높은 생산성 등의 장점으로 파라자일렌 흡착분리공정에 사용되고 있다. 하지만 UOP 등의 해외기업이 SMB 공정을 독점하고 있어 공정의 연구투자보다 공정 수입이 주로 이루어지고 있다. 석유화학산업의 경우 대형 공정 설계와 운전 기술이 확보되어야 한다. 고강도와 높은 선택도의 SMB 흡착제 제조기술 개발이 선행되면, 공정 에너지 절약과 공정 수출을 통해 큰 경제적 이익을 창출할 수 있다. 따라서 파라자일렌 흡착분리에 사용되는 대표적인 SMB 공정인 Parex 공정과 이에 활용되는 흡착제를 기술함으로써 석유화학제품의 대표적인 원료인 파라자일렌의 SMB 공정 관련 기술발전과 이슈해결에 도움이 될 수 있으며, 이를 통해 SMB 공정의 독자적인 역량을 키우고 전반적인 파라자일렌 분리 흡착 공정에 대해 알아볼 수 있다.
1.2. 연구의 목적
파라자일렌 분리를 위한 SMB 공정의 대표적인 기술인 Parex 공정의 연구 목적은 다음과 같다.
파라자일렌 생산을 위한 대표적인 SMB 공정인 Parex 공정, 이에 활용되는 흡착제, 관련 특허 기술 등에 대한 연구 동향과 발전 방향을 기술하고자 한다. 국내외에서 진행된 연구가 SMB 공정의 운전 조건 최적화와 생산성 향상에 기여할 것으로 기대한다.
2. 방향족 화합물과 자일렌 혼합물
2.1. 방향족 화합물
방향족 화합물은 전세계적으로 3가지 공급원을 통해 얻을 수 있다. 개질 가솔린(~68%), 열분해 가솔린(~29%), 코크스 경유(~3%)에서 방향족 탄화수소를 생산한다. 방향족 탄화수소는 올레핀 플랜트, 접촉 개질, 콜타르 공정에서 부산물로 얻어진다. 혼합 자일렌은 개질 가솔린, 열분해 가솔린, 알킬 교환반응, 톨루엔 불균화반응을 통해 생성되는 분자식을 가진 3개의 다이메틸벤젠과 에틸벤젠의 혼합물이다. 주로 혼합 자일렌은 페인트 산업에서 용제로 사용되며 옥탄가가 높기 때문에 가솔린 시장에서 큰 비중을 차지한다. 파라자일렌, 메타자일렌, 올소자일렌은 각각 테레프탈산, 아이소프탈산(폴리에스터 전구체), 무수프탈산(가소제 전구체)로 산화된다. 파라자일렌의 경우, 테레프탈산과 에틸렌글리콜이 반응하여 폴리에스터 섬유, 필름, 레진으로 생산된다. 자일렌 이성질체 중에서 파라자일렌이 가장 시장 수요가 크다. 일반적으로 혼합자일렌의 약 75%가 개질 가솔린으로부터 추출된다.
2.2. 자일렌 혼합물
자일렌 혼합물은 화학식 C8H10을 가지는 3가지 이성질체와 에틸벤젠의 혼합물이다. 자일렌 이성질체에는 파라자일렌, 메타자일렌, 오쏘자일렌이 포함된다.
자일렌 혼합물은 개질 가솔린, 열분해 가솔린, 알킬 교환반응, 톨루엔 불균화반응을 통해 생성된다. 혼합 자일렌은 주로 페인트 산업에서 용제로 사용되며, 옥탄가가 높아 가솔린 시장에서도 큰 비중을 차지한다.
자일렌 이성질체 중에서 파라자일렌이 가장 시장 수요가 크다. 파라자일렌은 테레프탈산의 주원료로 사용되어 폴리에스터 섬유, 필름, 레진 등의 생산에 활용된다.
자일렌 이성질체를 분리하기 위해서는 증류로는 어려움이 있다. 이성질체 간 비점차이가 작아 분리가 어렵기 때문이다. 따라서 결정화, 흡착, 복합 공정을 통해 파라자일렌을 분리하는 것이 필요하다.
이 중 흡착분리 기술인 SMB 공정이 파라자일렌 생산에 중요한 역할을 한다. 특히 UOP사의 Parex 공정이 대표적인데, 2010년 기준 Parex공정을 통한 파라자일렌 연간 생산량은 21,900,000 미터톤에 달한다.
2.3. 파라자일렌
파라자일렌은 석유화학 기초원료 중 방향족 탄화수소이다. 혼합자일렌으로부터 파라자일렌은 두 단계를 거쳐 생산하는데, 첫째는 이성질체와 에틸벤젠으로부터 파라자일렌을 분리하고, 둘째는 분리 이후 이성질화 과정을 거친다.
파라자일렌은 원유를 정제하고 얻은 중질납사를 처리하여 생산되는데, 이때 혼합자일렌에는 에틸벤젠, 메타자일렌, 올소자일렌 등의 이성질체가 포함되어 있다. 그중에서 파라자일렌이 석유화학에서 가장 활용가치가 높은데, 주로 PET의 원료 물질로 사용된다.
혼합 자일렌으로부터 파라자일렌 이성질체 분리는 SMB 공정을 이용하여 분리효율과 생산성을 높일 수 있다. SMB 공정은 크로마토그래피의 원리를 이용하고 있으며 TMB 공정을 발전시킨 형태이다. SMB 공정은 흡착제가 실제로 이동하지 않지만 이동층 크로마토그래피와 같은 효과를 얻을 수 있는데, 일정한 주기를 갖고 Desorbent, extract, feed, raffinate의 4개 port가 유체의 흐름 방향으로 이동하기 때문이다. SMB 공정의 장점으로는 용매 재생이 가능하여 용매 사용을 줄일 수 있고, 생산성과 생산물의 농도를 높일 수 있다는 것이다.
자일렌 SMB 분리공정에서 대...
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