[분리공정]바이오에탄올로부터 무수에탄올 생산을 위한 공비증류공정의 모사

소개

[분리공정]바이오에탄올로부터 무수에탄올 생산을 위한 공비증류공정의 모사

목차

요약 ⅰ

Abstract ⅱ

1. 서론 1
1.1. 설계 배경
1.2. 설계 목적

2. 이론 2
2.1. 특수증류공정의 종류
2.2. 공비증류공정의 원리
2.3. 공비증류공정의 개요
2.4. 공비점 분리제의 선정
2.5. 열역학식의 선정
2.6. NRTL (non-random-two-liquid) 식

3. 설계 7
3.1. Concentrator의 모사
3.2. 공비증류탑의 모사
3.3. Decanter의 모사
3.4. Stripper의 모사
3.5. 전체 공비증류공정의 모사

4. 경제성 고찰 14

5. 결론 14

6. 참고 문헌 15

본문내용

요약
본 설계에서는 공비점 분리제로써 벤젠을 사용하였고 농축기, 공비증류탑, 탈거탑, 3기의 증류탑을 이용해서 바이오에탄올로부터 거의 순수한 무수 에탄올을 생산해 내는 공비증류공정에 대한 모델링과 최적화 작업을 수행하였다. 공비증류공정의 모사를 위한 열역학 모델식으로는 NRTL 액체 활동도계수 모델식을 사용하였으며 상용의 화학공정 모사기인 PRO/Ⅱ with PROVOSION 8.03을 사용하였다. 설계결과 10%의 에탄올로부터 농축기에서 86%까지 농축시킨 뒤 공비증류탑의 탑저로 99.98%의 무수에탄올 생산할 수 있었다. 그리고 이 때 각 증류탑의 이론단수는 20단, 30단, 30단으로 최적화 할 수 있었다. 또한 휘발유와 가격을 비교한 결과 충분히 경쟁력이 있다고 판단하였다.

<중 략>

3. 설계
에탄올 탈수 공비증류공정의 모델링을 위하여 상용의 화학공정 모사기인 PRO/Ⅱ with PROVISION 8.3을 사용하였다. 원료의 조성과 온도, 압력, 및 유량 조건은 아래의 Table 1에 나타낸 바와 같이 10 mole%의 에탄올 수용액으로써 공비점보다 에탄올의 농도가 낮은 희석된 수용액을 사용하였다. 본 설계에서의 공비증류공정은 Figure 8에 나타낸 바와 같이 3기의 증류탑을 이용하였는데 concentrator, 공비증류탑, decanter, stripper의 4가지를 각각 나누어 모사한 다음, 최종적으로 하나로 합하여 모사를 완결하였다.

3.1. Concentrator의 모사
Concentrator는 저 순도의 알코올 혼합물을 공비증류탑에 보내기 전에 공비점 직전까지 일차적으로 농축시키는 역할을 하는 증류탑이다.

<중 략>

5. 결론
본 설계의 목적은 공비증류 방법을 이용하여 무수에탄올을 생산하는데 있다. 물과 에탄올의 혼합물은 공비점이 존재하기 때문에 고 순도의 에탄올을 만드는데 어려움이 따른다. 따라서 이번 설계에서는 공비증류 방법을 선택하였고, 공비점 분리제로 벤젠을 사용하여 공비증류공정 설계를 수행하였다.

참고자료

· Cho, J. H., Jeon, J. K., "A Study on the Optimization of Process for Ethanol Dehydration Azeotropic Distillation", Korean Chem. Eng., 43(4), 474-481 (2005)
· Cho, J. H., Park, J. K., Kim, S. T. : "Chemical Process Simulation Using PRO/Ⅱ with PROVISION", A-JIN, 379-407 (2004)
· Park, Y. C., Lee, B. S., "Process simulation of ethanol-water azeotropic mixture by using PRO/II simulator", The Journal Industrial Liaison Research Institute, 7, 95-102 (2001)
· Kim, J. H., Lee, D. H., Hong, S. K., Park, S. J., "Process Design of Low Energy Azeotropic and Extractive Distillation Process for Bioethanol Recovery", Korean Chem. Eng., 46(2), 348-355 (2007)
· Kim, J. H., "Thermodynamic Analysis and Process Design for Special Separation Processes : Gas Separation using Membrane, Cryogenic and Extractive Distillation", 177-179 (2007)
· Lee, D. H,. "A study on the thermodynamics analysis and the process design ofbioethanol recovery process", 17-24 (2005)
· MINISTRY OF STRATEGY AND FINANCE., "Economic Analysis of Renewable