Selection of an Optimal Entrainer for Extractive Distillation of Azeotropic Acetone/Methanol System

A study on the selection of an optimal entrainer as the third component among water, aniline, 1,3-diethylbenzene, furfural, and MEK, for the extractive distillation of an azeotropic acetone/methanol system was performed using both the entrainer effect vapor-liquid equilibrium (VLE) and the relative volatility. In the case of water as the entrainer, a VLE curve without azeotropic point in the range of water composition from 0.3 up to 0.7 mole fraction could be obtained by both the experiment and the calculation using modified-UNIFAC model. For aniline and 1,3-diethylbenzene, however, VLE curve without azeotropic point could be obtained only at compositions above 0.7 mole fraction, which exhibited that they could be hardly utilized as the entrainer. Moreover, both furfural and MEK were verified to be improper entrainer since they formed an azeotropic phase. Relative volatility of water showed greater than 1.0 and increased with compositions, while those of the others decreased non-linearly, exhibiting that only water could be utilized as the proper entrainer for the extractive distillation of azeotropic acetone/methanol system.

Acetone/Methanol계 공비물의 추출증류를 위한 최적 Entrainer 선정

Acetone/methanol 공비혼합계에 대하여 제3성분 entrainer로서 water, aniline, 1,3-diethylbenzene, furfural 및 MEK를 첨가하였을 때의 entrainer효과에 의한 기-액평형 곡선 및 비휘발도와의 관계를 이용하여 최적 entrainer를 선정하였다. water를 entrainer로서 사용했을 경우에는 기-액평형 실험치와 modified-UNIFAC을 이용한 계산치를 비교 검토하여 보았을 때, water의 액조성이 0.3에서부터 0.7까지 공비점이 없는 분리가 가능한 기-액평형 곡선을 얻을 수 있었다. aniline과 1,3-diethylbenzene의 경우에는 액조성을 0.7 이상으로 주입하였을 경우 공비점 없이 분리는 되지만 추출증류의 entrainer로 사용하기는 어렵다는 것을 알 수 있었다. 또한 furfural과 MEK의 경우에는 공비점이 있으므로 추출증류에 이용할 수 없다는 사실을 알 수 있었다. water의 비휘발도는 1.0보다 크고 또한 액조성에 따라 비휘발도가 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났으나, water 이외의 다른 제3성분에 대해서는 액조성이 증가함에 따라 모두 비휘발도가 비선형적으로 감소하는 것으로 나타났다. 연구의 결과로서 acetone/methanol 공비혼합계에 대해서는 water가 가장 효율적이며 경제적인 최적 entrainer로 적용될 수 있음을 알 수 있었다.