Poly(vinyl alcohol)은 용해성과 생분해성을 가진 고분자로 산업적으로 여러 제품의 원료로 사용되고 있는 고부가가치 생산품이다. 이 Poly(vinyl alcohol)의 단량체가 없기 때문에 vinyl acetate를 중합반응과 비누화학반응을 거쳐 제품이 생산된다. 이 중합반응과 비누화반응은 발열반응이므로 운전비용이 적지만, 미반응한 원료와 생산품을 분리하는 용제회수부분은 상당히 많은 양의 스팀이 사용된다. 총 N개의 증류탑의 최적 운전 조건을 찾는다고 하면, Poly(vinyl alcohol)의 공정에서의 총 에너지 비용을 줄여 생산비를 낮출 수가 있다. 따라서 이 논문에서는 Poly(vinyl alcohol)의 용제 회수 부분의 운전조건을 최적화하는 구체적인 방법을 제시하고 수행했다는 데 의의가 있다. 본 연구에서는 ASPEN plus를 이용하여 ...
Poly(vinyl alcohol)은 용해성과 생분해성을 가진 고분자로 산업적으로 여러 제품의 원료로 사용되고 있는 고부가가치 생산품이다. 이 Poly(vinyl alcohol)의 단량체가 없기 때문에 vinyl acetate를 중합반응과 비누화학반응을 거쳐 제품이 생산된다. 이 중합반응과 비누화반응은 발열반응이므로 운전비용이 적지만, 미반응한 원료와 생산품을 분리하는 용제회수부분은 상당히 많은 양의 스팀이 사용된다. 총 N개의 증류탑의 최적 운전 조건을 찾는다고 하면, Poly(vinyl alcohol)의 공정에서의 총 에너지 비용을 줄여 생산비를 낮출 수가 있다. 따라서 이 논문에서는 Poly(vinyl alcohol)의 용제 회수 부분의 운전조건을 최적화하는 구체적인 방법을 제시하고 수행했다는 데 의의가 있다. 본 연구에서는 ASPEN plus를 이용하여 모델링, 정상상태 모사, 그리고 최적화를 수행하였다. 주어진 실제 공정 데이터에 맞추어 모델링을 수행하였고, 정상상태 모사를 통하여 주요 공정의 온도, 압력 조건 및 흐름 데이터와 비교하여 모델링이 잘 되었음을 확인하였다. 그리고 생산품인 Poly(vinyl alcohol)과 acetic acid의 수입에서 원료비와 유틸리티의 비용을 뺀 값을 최대화하는 것을 목적함수로 만들고, 주요 증류탑에서의 재비기의 열용량과 환류비를 최적화 변수로 선택하여, 각 증류탑의 제품의 순도를 제한조건으로 하여 최적운전조건을 찾아보았다. 그 결과 최적화를 수행하였을 때 약 A%, B won/yr의 경제적 이익이 증가함을 알 수 있었다. 이러한 방법을 이용하여, 각 증류탑의 처리량을 고려하여 최대의 원료 공급량을 알 수 있으며, 이 경우의 운전조건을 최적화했을 경우 약 C won/yr, D%의 경제적 이익을 얻을 수 있다.
Poly(vinyl alcohol)은 용해성과 생분해성을 가진 고분자로 산업적으로 여러 제품의 원료로 사용되고 있는 고부가가치 생산품이다. 이 Poly(vinyl alcohol)의 단량체가 없기 때문에 vinyl acetate를 중합반응과 비누화학반응을 거쳐 제품이 생산된다. 이 중합반응과 비누화반응은 발열반응이므로 운전비용이 적지만, 미반응한 원료와 생산품을 분리하는 용제회수부분은 상당히 많은 양의 스팀이 사용된다. 총 N개의 증류탑의 최적 운전 조건을 찾는다고 하면, Poly(vinyl alcohol)의 공정에서의 총 에너지 비용을 줄여 생산비를 낮출 수가 있다. 따라서 이 논문에서는 Poly(vinyl alcohol)의 용제 회수 부분의 운전조건을 최적화하는 구체적인 방법을 제시하고 수행했다는 데 의의가 있다. 본 연구에서는 ASPEN plus를 이용하여 모델링, 정상상태 모사, 그리고 최적화를 수행하였다. 주어진 실제 공정 데이터에 맞추어 모델링을 수행하였고, 정상상태 모사를 통하여 주요 공정의 온도, 압력 조건 및 흐름 데이터와 비교하여 모델링이 잘 되었음을 확인하였다. 그리고 생산품인 Poly(vinyl alcohol)과 acetic acid의 수입에서 원료비와 유틸리티의 비용을 뺀 값을 최대화하는 것을 목적함수로 만들고, 주요 증류탑에서의 재비기의 열용량과 환류비를 최적화 변수로 선택하여, 각 증류탑의 제품의 순도를 제한조건으로 하여 최적운전조건을 찾아보았다. 그 결과 최적화를 수행하였을 때 약 A%, B won/yr의 경제적 이익이 증가함을 알 수 있었다. 이러한 방법을 이용하여, 각 증류탑의 처리량을 고려하여 최대의 원료 공급량을 알 수 있으며, 이 경우의 운전조건을 최적화했을 경우 약 C won/yr, D%의 경제적 이익을 얻을 수 있다.
In this study, the optimal operating condition is proposed in solvent recovery section of poly(vinyl alcohol) process. Poly(vinyl alcohol) is water-soluble and bio-degradable polymer, so it is highly profitable product as material of wide rage goods. But poly(vinyl alcohol) have no monomer-vinyl alc...
In this study, the optimal operating condition is proposed in solvent recovery section of poly(vinyl alcohol) process. Poly(vinyl alcohol) is water-soluble and bio-degradable polymer, so it is highly profitable product as material of wide rage goods. But poly(vinyl alcohol) have no monomer-vinyl alcohol, so after polymerization of vinyl acetate and followed by saponification of poly(vinyl acetate), the poly(vinyl acetate) is produced. As polymerization and saponification are exothermic reaction, this process does not need much steam, but the solvent recovery section of the poly(vinyl alcohol) process, which recover the un-reacted raw material and solvent, needs very much amount of steam. If the optimal operating conditions are found in N columns, the total utility cost will be saved in poly(vinyl alcohol) process, so the cost of product can be lowered. Modeling, simulation and optimization of operation were implemented on the solvent recovery section and the by-production section of poly(vinyl alcohol) with Aspen Plus. The performance of the model was good in respect that the temperature, pressure, composition fractions, and flow rates of streams of columns were similar to real data. The objective of the optimization was to maximize the total profit, which means that the sum of revenues of the products minus the sum of the utility costs. Column specifications were selected as decision variables. Methanol vapor flowrate, reboiler duty and direct steam and fraction of products had their constraints. The economic profit was increased by A%, B won/yr as a result of optimization of operating conditions. By considering the capacity of columns of interest, it has been shown that the economic profit can be increased to C won/yr, D% increment.
In this study, the optimal operating condition is proposed in solvent recovery section of poly(vinyl alcohol) process. Poly(vinyl alcohol) is water-soluble and bio-degradable polymer, so it is highly profitable product as material of wide rage goods. But poly(vinyl alcohol) have no monomer-vinyl alcohol, so after polymerization of vinyl acetate and followed by saponification of poly(vinyl acetate), the poly(vinyl acetate) is produced. As polymerization and saponification are exothermic reaction, this process does not need much steam, but the solvent recovery section of the poly(vinyl alcohol) process, which recover the un-reacted raw material and solvent, needs very much amount of steam. If the optimal operating conditions are found in N columns, the total utility cost will be saved in poly(vinyl alcohol) process, so the cost of product can be lowered. Modeling, simulation and optimization of operation were implemented on the solvent recovery section and the by-production section of poly(vinyl alcohol) with Aspen Plus. The performance of the model was good in respect that the temperature, pressure, composition fractions, and flow rates of streams of columns were similar to real data. The objective of the optimization was to maximize the total profit, which means that the sum of revenues of the products minus the sum of the utility costs. Column specifications were selected as decision variables. Methanol vapor flowrate, reboiler duty and direct steam and fraction of products had their constraints. The economic profit was increased by A%, B won/yr as a result of optimization of operating conditions. By considering the capacity of columns of interest, it has been shown that the economic profit can be increased to C won/yr, D% increment.
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