Isobutyl-Acetate와 Isobutyl-Alcohol 이성분계의 압력변환증류 공정 최적화 연구

Sung Jin Cho,Suk Hoon Choi,Euy Soo Lee,Jae Sun Shin,Sang Jin Park

doi:10.9713/kcer.2014.52.3.307

Abstract

In this study, an optimization process design has been performed to separate 99.9 mol% of Isobutyl Ace- tate from binary azeotropic mixture of Isobutyl Acetate and Isobutyl Alcohol system using a Pressure Swing Distillation (PSD). PSD is used to separate binary azeotropic mixtures using the difference between the relative volatilities and azeo- tropic compositions by changing the system pressure. Non-Random Two Liquid (NRTL) model for liquid phase and the Peng-Robinson equation for vapor phase are used. An optimization study for the reflux ratio and feed stage locations which minimize the total reboiler heat duties are studied. Since PSD process consists of two columns, i.e. high pressure and low pressure, the effect of column sequence on the optimum conditions is reported.

Highlights

본 연구에서는 Isobutyl Acetate와 Isobutyl Alcohol의 공비혼합물을 압력변환증류공정(PSD; Pressure Swing Distillation Process)을 이용하여 99.9 mol% 이상의 Isobutyl Acetate를 분리하는 공정모사를 수행하였다. 압력변환증류 공정은 공비혼합물의 상대휘발도와 공비조성이 압력의 변화에 따라 차이가 나는 특성을 이용한 공정이다. 액상에서는 Non-Random Two Liquid (NRTL) model을 그리고 기상에서는 Peng-Robinson equation을 이용하였다. 최적화 방법으 로 환류비와 주입단 위치를 변수로 두고 총 재비기 소요 열량을 최소화시키는 목적으로 최적화를 수행하였다. 압력변 환 증류공정은 두 개의 증류탑을 필요로 함에 따라 고압 증류탑과 저압 증류탑의 배열에 따른 최적화 조건 또한 비교 를 수행하였다
PSD is used to separate binary azeotropic mixtures using the difference between the relative volatilities and azeotropic compositions by changing the system pressure
Since PSD process consists of two columns, i.e. high pressure and low pressure, the effect of column sequence on the optimum conditions is reported

Summary

Introduction

본 연구에서는 Isobutyl Acetate와 Isobutyl Alcohol의 공비혼합물을 압력변환증류공정(PSD; Pressure Swing Distillation Process)을 이용하여 99.9 mol% 이상의 Isobutyl Acetate를 분리하는 공정모사를 수행하였다. 압력변환증류 공정은 공비혼합물의 상대휘발도와 공비조성이 압력의 변화에 따라 차이가 나는 특성을 이용한 공정이다. 액상에서는 Non-Random Two Liquid (NRTL) model을 그리고 기상에서는 Peng-Robinson equation을 이용하였다. 최적화 방법으 로 환류비와 주입단 위치를 변수로 두고 총 재비기 소요 열량을 최소화시키는 목적으로 최적화를 수행하였다. 압력변 환 증류공정은 두 개의 증류탑을 필요로 함에 따라 고압 증류탑과 저압 증류탑의 배열에 따른 최적화 조건 또한 비교 를 수행하였다. 이를 위해 공비혼합물 즉 Isobutyl Acetate와 Isobutyl Alcohol의 기-액 상평형 실험데이터(T-x-y)를 이용하여 최적의 NRTL 변수 값을 구하였고 저압과 고압 칼럼의 local optimum 값을 구하였고 최종적으로 전체 공정(LP-HP 및 HP-LP Column) 배열에 따른 global optimum 값을 구하였다.

Results

Conclusion