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목차
1. 증류 시스템 설정2. 원료 공급 유량, 조성, 상태 설정
3. 최소환류비, 최적 환류비, 이론 단수, 실제 단수 등 설계
4. 증류탑 직경 및 내부 설계
5. 참고문헌
본문내용
1. 증류 시스템 설정이번 설계과제에서는 석유화학산업에서 매우 중요한 세 가지 방향족화합물인 BTX의 분리공정에 대해 알아보고자 한다. 예시로 Benzene/Toluene, o/p-xylene의 분리공정에 대한 자료가 제시되어있으므로 이를 제외한 다른 두 성분의 분리공정에 대해 알아보려고 한다. BTX의 분해반응 중 하나는 Naphthalene이 분해되어 Tetralin이 되고 이것이 분해되어 BTX 및 LPG, Naphtha가 생성되는 반응[1]이 있다. 이 반응의 생성물은 두 가지 이상 존재하지만, 간단한 예시를 통해 설계과정을 알아보고자 하므로 이번 과제에서는 예시에서 제공되지 않은 자료인 다단탑에서 Benzene과 p-xylene의 분리공정에 대해 알아보고자 한다.
그림 . Naphthalene의 분해반응[1]
설계에 앞서 Vapor-Liquid Equilibrium Data가 필요하다. Notation을 는 benzene, 는 p-xylene으로 정했을 때 VLE data 표는 아래와 같다.
표 1. vapor-liquid equilibrium data for benzene and p-xylene at 101.33kPa[2]
이어서 이번 증류 시스템의 Column type을 결정하려고 한다. 증류는 판형 탑 또는 충전 탑에서 진행될 수 있는데, 이 두 탑의 차이점은 강의자료를 참고하여 알아보자.
그림 . Tray Column과 Packed Column의 특징
탑 설계에 있어 중요하게 고려해야 하는 사항은 압력 강하와 운전비용이다. 운전비용이 크게 들어간다 하더라도 많은 양을 처리할 수 있다면 높은 수익으로 이어지기 때문에 이번 과제에서는 더 안정적이며 운전 조건에 유연함을 제공하는 Tray Column을 사용하려고 한다. 한편, Tray Column을 사용하면, Tray의 type도 결정해야 한다. 대표적인 Tray type에는 Bubble Cap, Sieve, Valve, Dual flow가 있으며, 각각의 특징은 아래 표에 요약되어있다.
참고 자료
에쓰대시오일 주식회사, 동아대학교 산학협력단, “경방향족 탄화수소 제조를 위한 수소화 분해 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 자일렌 함량이 높은 경방향족 탄화수소의 제조방법,” KR Patent No.10-1665577, filed Dec 8, 2014 and issued Oct 6, 2016Jin Z, Hu A, Liu K, "Vapor-Liquid Equilibrium for ternary mixture of benzene, toluene, and p-xylene," Chinese J. of Chem. Eng. 1(1) 47-51 (1993).
“Distillation Column Tray Selection & Sizing – 1.” Separation Technologies, Accessed Nov 21, 2021, http://seperationtechnology.com/distillation-column-tray-selection-1/
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"P-Xylene," Wikipedia, Accessed Nov 07, 2021, https://en.wikipedia.org/wiki/P-Xylene
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“Benzene.” NIST Chemistry WebBook, SRD 69, Accessed Nov 20, 2021, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?Name=benzene&Units=SI
"Emergency and Continuous Exposure Limits for Selected Airborne Contaminants: Volume 2 (1984) Chapter: Xylene." NAP, Accessed Nov 20, 2021,
https://www.nap.edu/read/690/chapter/17
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“p-Xylene (data page),” Wikipedia, Accessed Nov 20, 2021,
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“Benzene - Thermophysical properties” The Engineering ToolBox, Accessed Nov 20, 2021,
https://www.engineeringtoolbox.com/benzene-benzol-properties-d_2053.html
David R. Lide et al, CRC Handbook of Chemisry and Physics 84th edition (CRC Press, 2003-2004), 1121-1124.
"Saturated Vapor Pressure." DDBST GmbH, Accessed Nov 20, 2021,
http://ddbonline.ddbst.com/AntoineCalculation/AntoineCalculationCGI.exe?component=Benzene
Warren L. McCabe et al, “Unit Operation of Chemical Engineering 7th edition”, (Mc Graw Hill Education) 559-618
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증류탑 설계 엑셀 계산 시트.xlsx
증류탑 설계과제.hwp
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