에틸렌글리콜 제조 공정의 개선

소개

수업시간에 팀플로 나왔던 과제입니다
화공양론책 연습문제에 나왔던 문제를
받아
풀어보았습니다.

목차

 서 론

Ⅰ. 연구 목적
Ⅱ. 연구 방법
Ⅲ. 연구 범위

 본 론

Ⅰ. 흐름도
Ⅱ. Degree of Freedom Analysis
Ⅲ. 분리기술의 결정
Ⅳ. 설계과제식
Ⅴ. 공정개선

 결 론

 부 록

본문내용

 서론

Ⅰ. 연구 목적
테트론의 합성원료, 알키드 수지(樹脂)의 제조원료나 내한성(耐寒性) 냉각액, 의약품 ·화장품 등으로 사용되는 에틸렌글리콜(C2H4(OH)2)은 에틸렌(C2H4)을 원료로 몇 개의 과정을 거쳐 만들어진다. 이 공정은 약 10년 동안 성공적으로 운영되어왔으나, 갑자기 에틸렌의 가격이 두 배로 상승하였다. 대부분의 공정에서 원료의 가격 변동은 전체적인 공장의 설비와 운전과정에 큰 영향을 미친다. 따라서 이 에틸렌글리콜의 제조 공정 역시 공정 개선이 불가피하게 되었다.

Ⅱ. 연구 방법
본 보고서에서는 다음과 같은 분석과정을 통해 에틸렌 이용을 개선할 수 있는 두 가지 공전 개선을 제안하고자 한다.

ⅰ. 기존 공정의 흐름도 분석
ⅱ. 공정에서 사용되는 분리기술의 최적화 여부
ⅲ. 각 반응기와 분리기의 유량 분석을 통한 에틸렌의 총괄 전화율 계산
ⅳ. 분석 결과를 바탕으로 한 개선 방법 결정 및 그로 인한 영향 분석

Ⅲ. 연구 범위
에틸렌 이용을 개선하는 방법으로는 공정 개선이 목적이므로 유량 또는 조성에서 원료의 증가 및 감소를 통해 문제를 해결하는 것을 목표로 분석을 진행하였다.

ⅰ. A-1 [C2H4 (g), H2O (g), CO2 (g), C2H4O (g)와 N2 (g)의 분리]
이 분리기에서는 C2H4와 N2를 따로 분리해야한다. 공급물은 모두 기체상이다.
다섯 물질의 끓는점과 녹는점의 차이를 이용하기에는 조업 온도가 상당히 낮아지게 돼서 좋은 방법이 아니다. 다른 방법으로는 물에 대한 용해도 차이를 이용한 Absorption뿐이다. 첨가제로 사용한 물은 유해하거나 독극물이 아니기 때문에 좋은 방법이다.

ⅱ. D-1 [H2O (l), C2H4O (l)와 CO2 (l)의 분리]
이 분리기에서는 앞의 첨가제에서 사용한 물에서 C2H4O와 CO2를 분리해야한다. 공급물은 모두 액체상이다. 이 세 가지 물질들은 끓는점의 차이가 많이 나기 때문에 Distillation을 이용하는 것이 최선의 방법이다. 가능한 다른 방법으로는 녹는점의 차이를 이용한 Crystallization과 유기용매를 이용한 Extraction이 있다. 하지만 Crystallization은 냉각기의 비용이 비싸고 대기 이하 온도에서의 조업이라는 이유 때문에 좋은 방법이 아니다. 또한 Extraction의 경우에는 이물질을 첨가하는 것은 좋은 방법이 아닌데다가 유기용매의 비용이 추가적으로 발생하고, C2H4O가 유기용매에 100% 용해되지 않아 회수율이 높지 않기 때문이다.

참고자료

· 없음