반응공학 신증류기술 분리벽형 증류탑, (DWC dividing wall column)

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분리벽형 증류공정이 일반적인 연속 2기 증류공정보다 에너지가 적게 소요되는 이유는 구조적 차이로 해석할 수 있다. 분리벽형 증류탑에서는 예비분리기에서 고비점 물질과 저비점 물질의 분리로 인해 액체 조성이 평형증류곡선과 거의 일치하게 되고 재 혼합 효과가 억제되게 되어 분리를 위한 열역학적 효율이 좋아지게 된다. 이러한 분리벽형 증류탑에서 예비분리기의 효율성을 감안하여 최적의 분리벽 구간을 설계할 때 예비분리기와 주 분리기와의 액체 조성에 대한 평형증류 곡선방법 등으로 분리벽 구간을 정하여 이론단수 및 환류량 등을 구하는 방법이 연구되고 있다.

분리벽형 증류탑의 구조는 크게 4부분으로 나눌 수 있다. 원료 공급단이 유입되는 예비분리기 부분, 주 분리기의 분리벽 상부 부분, 주 분리기의 분리벽 하부 부분 그리고 주 분리기의 분리벽 부분으로 나눌 수 있다. 예비분리기로 유입되는 3성분은 저비점과 고비점 물질을 기준으로 분리되고 예비분리기의 탑정 부분은 저비점 물질과 중간비점 물질, 그리고 탑저 부분은 중간비점 물질과고비점 물질이 포함되게 된다.이렇게 분리된 혼합물들은 분리벽 끝단에 의해 다시 분리되는데 분리벽 상부 부분에서는 저비점 물질과 중간비점 물질이 다시 분리되고 분리벽 하부 부분에서는 중간비점물질과 고비점 물질이 분리되는 구조로 되어 있다.

이러한 분리벽형 증류탑의 구조에 해당되는 일반 증류탑 배열을 개념적으로 표현하면 Fig.2와 같이 나타낼 수 있다. 이 배열에서 1st column은 분리벽형 증류탑의 예비분리 구간에 해당되며 2nd column과 3rd column에서의 탑정 및 탑저 생산단 사이의 부분은 분리벽형 증류탑에서의 주분리기의 Rectifying 및 Stripping 부분에 각각 해당된다.
이는 분리벽형 증류탑에서 원료의공급단 위치와 분리벽 구간의 위치, 그리고 중간비점 물질 생산단의 위치를 Fig.2와 같은 구조로 연관 지을 수 있는 것을 알 수 있다.

참고자료

· Agrawal, R., “A Method to Draw Fully Thermally Coupled Distillation Column Configurations for Multicomponent Distillation,” Ins. Chem. Eng. Trans IChemE., 78(3), (2000).
· Korean Chem. Eng. Res., Vol. 45, No. 1, February, 2007, pp. 39-45
· The Study of Structure Design for Dividing Wall Distillation Column
· Seung Hyun Lee and Moon Yong Lee
· School of Chem. Eng. & Tech, Yeungnam University,(Received 18 November 2006; accepted 14 December 2006)
· Optional design of divided wall column for energy saving Seung Hyun Lee
· School of chemical engineering and technology Graduate school Young-Nam university
· Structure design of extended fully thermally coupled distillation columns Young-Han Kim Ind. & Eng. Chem. Res, Vol.40 No.11 pp.2460-2466. 2001