• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권1호
• /
• pp.29-41
• /
• 2018

공비점이 존재하거나 상대휘발도 차이가 적은 2성분 혼합물은 단일 증류탑으로 분리하기 어렵다. 이때 혼합물에서 분리가 어려운 영역을 투과증발막을 사용하여 분리하면 효율적인 공정을 설계할 수 있다. 본 연구에서는 물-유기용매 혼합물을 분리하기 위한 증류-투과증발막 혼성공정을 제시하고, 물-초산 혼합물과 물-에탄올 혼합물의 분리공정을 각각 모사하였다. 증류탑 상부 흐름이 친수성 막을 통과하여 물을 높은 순도로 분리하는 공정을 모사하였다. 실험과 문헌에서 얻은 친수성 막의 투과도를 토대로 막 모델을 만들어 막 면적을 계산하였다. 제시한 공정의 최적화를 위해, 목적함수를 연간 총 비용으로 정하고 주요 설계 변수들을 최적화 변수로 하여 최적화 문제를 구성하였다. 또한, 혼성공정의 각 최적화 변수의 변화에 따른 목적함수 값의 변화 추세를 나타내고 최적화 변수를 최적점에 가까운 값으로 쉽게 추측할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 1990년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); KOEX, Seoul; 26-27 Oct. 1990
• /
• pp.240-245
• /
• 1990

A on-line optimization scheme based on model in a binary distillation process is proposed. A reduced-order model utilized the concept of collocation is used as a process model and the recursive prediction error method is employed to identify the reduced-order model. The concentrations of end products are controlled by nonlinear adaptive predictive control algorithm. The objective function is constructed to find optimum operate condition for saving utility cost. The proposed optimization is scheme is tested through simulation studies in 13-staged water-methanol distillation column.

• 에너지공학
• /
• 제2권1호
• /
• pp.123-132
• /
• 1993

알콜 발효액으로부터 순수 에탄올을 분리하기 위하여 이용되는 증류공정에 대한 에너지 절약형 모델이 여러 가지 제시되고 있다. 본 연구에서는 이들 중 개발가능성이 가장 높은 가압-감압 증류공정의 설계를 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하고 이를 이용하여 증류탑의 최적 운전 조건을 규명하였을 뿐만 아니라 가압-감압 증류공정 및 상압증류 공정에 대한 고정 비용 및 분리 에너지 비용을 비교, 분석하였다. 본 연구에서 고려한 운전 압력은 상압 증류 공정인 경우 760 mmHg, 가압-감압 증류 공정인 경우 3103-760 mmHg, 31034-450mmHg, 및 3130-160 mmHg이였다. 각 운전압력에서 년간 고정비용과 년간 에너지 소비 비용의 합이 최소가 되는 최적 환류비는 운전압력이 상압일때는 3.8554, 가압-감압이 3130-760 mmHg일 때는 3.7475, 2.9111, 가압-감압이 3130-450 mmHg일 때는 3.8814, 2.9712, 가압-감압이 3103-160 mmHg일 때는 3.0783과 2.2400 이였다. 또한 가압-감압 증류공정에 소요되는 에너지 비용은 상압증류공정에 대하여 가압-감압 운전압력이 3103-760 mmHg인 경우에는 45.4%. 운전압력이 3130-450 mmHg인 경우에는 46.9%, 운전압력이 3103-160 mmHg인 경우에는 42%에 불과하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권5호
• /
• pp.815-824
• /
• 2012

분리할 성분들의 비점이 비슷하거나 공비를 형성하는 경우 일반적인 증류로 완전 분리가 불가능하다. 이를 극복하기 위하여 제 3성분을 가하여 상대 휘발도에 변화를 주는 추출 증류가 사용된다. 일반적으로 두 개의 증류탑으로 이루어진 추출 증류 공정이 사용되나 열 통합된 연속식 증류탑으로 이루어진 추출 열 통합 증류 공정은 보다 에너지 효율이 높고 장치비가 절감되는 장점을 가지고 있다. 그러나 추출 열 통합 증류 공정은 종래의 추출 증류 공정에 비하여 운전 및 제어가 어려워 널리 사용되지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복할 수 있도록, 또한 외란에 대하여 안전한 조업이 이루어지도록 할 목적으로 최적 조업조건에서의 추출 열 통합 증류 공정의 운전 및 제어를 연구하였고 여러 가지의 제어 구조를 제안하였다. 제안된 제어구조 중에 프로필 위치 제어가 가장 좋은 제어 성능을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권1호
• /
• pp.39-46
• /
• 2005

에너지 절약형 증류시스템인 열복합 증류탑의 에너지 사용량은 적으나 운전이 어렵기 때문에 실제공정에 활용이 잘되지 않고 있어 에너지 사용은 적으면서 운전성이 개선된 3탑 증류 시스템을 제안하여 상업적인 실제공정인 헥산제조공정에 활용할 때의 에너지 절약성능과 실제 활용에서 생겨나는 문제에 대해 조사하였다. 에너지 회수구조를 활용할 경우, HYSYS를 이용한 시뮬레이션의 결과 기존의 2탑 증류 시스템에 비해 18%의 에너지 절감효과가 있음을 알았으며 2탑 증류시스템에 비해 제어루프의 수는 증가되지만 3가지 제품의 조성 조절이 쉽고 각 탑의 운전압력을 쉽게 조절할 수 있는 장점을 갖고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제58권4호
• /
• pp.550-564
• /
• 2020

증류탑은 경제적 효율성, 높은 신뢰성 및 자료 확보의 용이성으로 석유화학 공정 설계 시 화학 성분의 분리를 위해 적용되는 주된 기술 중 하나이다. 하지만, 기본적으로 에너지 소비 및 투자비가 높은 설비이기 때문에, 운전비와 투자비에 대한 Trade-Off 분석을 진행하여 가장 경제적인 증류탑 설계 진행이 필요하다. 본 연구에서는 가능한 많은 공정 엔지니어의 활용을 위해 대중적 공정 모사 프로그램인 Aspen Plus를 사용하여 검토를 진행하였다. 증류탑 최적화 진행시의 설계 변수를 정의하여 공정 엔지니어의 주관적인 판단에 의한 설계 품질의 편차를 최소화 하였으며, 불필요한 검토 과정 배제 및 체계적/효율적인 절차를 수립하여 설계에 소요되는 시간 및 인력 소요를 최소화 하였다. 또한, 증류탑 단수 최적화 검토시 투자비의 신뢰성 있는 산출을 위해 APEA (Aspen Process Economic Analyzers) 프로그램을 도입하고, APEA 사용에 대한 효율적인 방법에 대해서도 다방면으로 검토하여 최적화 절차를 수립하였다.

• 청정기술
• /
• 제16권1호
• /
• pp.59-63
• /
• 2010

가소제 등의 중간원료로 사용하는 2-에틸헥산올의 농축공정에 기존의 2 탑 증류 시스템 대신 에너지 절약형 증류탑인 열복합 증류탑을 사용할 때의 에너지 절감효과를 시뮬레이션을 통하여 계산하였다. 기존의 2탑 증류방식에 비해 약 41%의 에너지 절감효과가 있음을 계산의 결과로부터 알 수 있었으며, 에너지 절감의 원인을 증류곡선으로 설명하였다. 또, 기존 공정 대신 열복합 증류탑을 사용하면 증류탑의 운전비용뿐만 아니라 설비비의 절감도 가능한 추가적인 이득이 있다.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제11권5호
• /
• pp.363-374
• /
• 2020

Membrane distillation (MD) is a process used for water desalination. However, its commercialization is still hindered by its increased specific cost of production. In this work, several process configurations comprising Direct Contact and Permeate Gap distillation membrane units (PGMD/DCMD) were investigated to maximize the production rate and consequently reduce the specific water cost. The analysis was based on a cost model and an experimentally validated MD model. It was revealed that the best achievable water cost was approximately 5.1 $/㎥ with a production rate of 8000 ㎥/y. This cost can be further decreased to approximately 2 $/㎥ only if the heating and cooling energies are free of cost. Therefore, it is necessary to decrease the MD capital investment to produce pure water at economical prices.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제12권9호
• /
• pp.185-191
• /
• 2021

본 연구에서는 보다 간단하고 신속한 공정으로 생산량 증가 및 비용절감을 도모할 수 있는 한국형 복분자 발사믹 식초 생산공정 개발을 위한 증류과정 도입가능성을 알아보았다. 증류과정을 통해 생산된 농축식초분획의 발사믹식초로서의 활용가능성과 증류식초분획의 증류식초로서의 활용가능성을 파악하기 위해 증류과정에서 얻어진 식초 분획을 대상으로 총산도, 산도pH 및 비중을 측정하였다. 총산도가 서로 다른 4종류의 식초(총산도; 4.42, 4.84, 5.61, 및 6.35)를 60%까지 증류했을 때 농축식초분획의 총산도는 증류 전 식초보다 평균 38.1% 증가하였다. 특히 최종 농축식초분획의 총산도 및 산도pH는 발사믹식초와 유사한 것으로 나타났다. 한편 증류식초분획 역시 총산도가 증가하여 최종 분획의 총산도는 각각 4.41%, 4.95%, 5.88%, 및 6.72% 이었으며 증류식초로 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 증류공정을 통해 식초를 효과적으로 농축시킬 수 있을 뿐 만 아니라 동시에 증류식초를 생산할 수 있음을 확인하였다. 그러나 식초분획별로 유기산 함량 및 항산화활성 측정 등 추가적인 생화학적 특성 분석이 이루어져야 증류공정 도입여부를 결정할 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권2호
• /
• pp.348-355
• /
• 2008

청정대체에너지로 관심이 고조되고 있는 바이오에탄올의 경제적 생산은 고유가시대에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 곡물의 주정발효를 통해 얻어진 바이오 에탄올의 회수공정에 대하여 공장설계를 위한 열역학적 해석을 통해 신뢰성 있는 공정모사결과를 얻을 수 있도록 하고, 본 모델을 통하여 매우 성공적으로 운전이 되어 제품을 생산할 수 있고 향후 공정개선에 대한 기초를 마련했다. 연료용 무수에탄올 생산 공정은 실제공정에서 사용되고 있는 기술은 공비증류, 추출증류, 압력스윙 흡착공정 등이 있다. 본 연구에서는 추출증류 공정에 대한 공정모사를 통해 경제성 및 영향성을 평가해보았다. 에틸렌글리콜을 이용한 추출증류에 대한 공정연구는 매우 에너지 효율적이고 무수에탄올 생산에 있어 에틸렌글리콜을 이용한 추출증류는 발효 불순물의 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 공비증류와 비교할 때 가장 큰 차이를 보이는 것으로 무수에탄올 회수에 있어 다양한 구성이 가능하며, 에탄올의 회수율을 극대화할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한 공비를 제거하기위한 에틸렌글리콜 등의 첨가제는 공정의 성분들과 끓는점의 차이가 높고 서로의 용해도가 낮아서 공정중에 거의 100% 회수가 가능한 특징을 있고 공비증류에 비해 매우 환경친화적이다. 한편 개발된 공정에서는 매우 낮은 에너지(1.37198 kg steam/kg anhydride ethanol from 3.05 mol% ethanol)로 99.85%의 무수에탄올을 생산할 수 있으며, 본 연구의 결과 발효된 원료로부터의 무수에탄올의 생산은 공비를 제거하기위한 agent의 선택도 중요한 사항으로 첨가제에 따른 효율이나 에너지 필요량을 알아보았고 공정의 에너지를 절약하기 위해 공정을 효율적으로 구성하여 열회수를 극대화 할 수 있었다.