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논문 상세정보

고순도 용제 회수 시스템의 공정 조건 탐색을 위한 AMESim 모델 개발

Developing AMESim Model to Find out Process Condition of High Purity Solvent Recovery System

Abstract

As NMP (N-Methyl-2pyrrolidone) is becoming important in many fields, the demand for it is also rising rapidly. With its chemical property of high boiling point, low vapor pressure and high water solubility, it is easy to recover it after processing. Therefore, it is increasingly needed to develop a system that effectively recovers NMP solvent. The study produced a system modeling using AMESim software before developing high purity solvent recovery (HPSR) system to recover NMP solvent. Then, it verified reliability by comparing the simulation model with the test result.

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NMP
NMP은 어떠한 특성을 가지는가?
202oC 의 높은 비점, 0.345 mmHg의 낮은 증기압, 그리고 높은 수용성

이러한 수요에 대응하기 위해 일부 업체에서 대용량의 NMP생산설비를 갖춘 상태이다. NMP는 202oC 의 높은 비점, 0.345 mmHg의 낮은 증기압, 그리고 높은 수용성을 가지고 있는 화학적 특성을 가지고 있어 물에 의한 흡수 방법 및 저온 응축의 방법으로 용제의 회수가 가능하다[3]. 물에 의한 흡수 방법은 많은 양의 공급수가 필요하며 회수된 액상의 NMP 용액을 사용 가능한 높은 순도의 NMP로 정제하는 과정에서 많은 양의 에너지가 필요하며 흡수기 및 분배기를 설치하기 위한 추가적인 부지가 필요하다[4].

HPSR
HPSR은 어떠한 단점을 보완하기 위해 개발이 시도되었는가?
물에 의한 흡수 방법은 많은 양의 공급수가 필요하며 회수된 액상의 NMP 용액을 사용 가능한 높은 순도의 NMP로 정제하는 과정에서 많은 양의 에너지가 필요하며 흡수기 및 분배기를 설치하기 위한 추가적인 부지가 필요하다

345 mmHg의 낮은 증기압, 그리고 높은 수용성을 가지고 있는 화학적 특성을 가지고 있어 물에 의한 흡수 방법 및 저온 응축의 방법으로 용제의 회수가 가능하다[3]. 물에 의한 흡수 방법은 많은 양의 공급수가 필요하며 회수된 액상의 NMP 용액을 사용 가능한 높은 순도의 NMP로 정제하는 과정에서 많은 양의 에너지가 필요하며 흡수기 및 분배기를 설치하기 위한 추가적인 부지가 필요하다[4]. 이러한 단점을 보완하기 위해 NMP의 낮은 증기압 특성을 이용한 저온 응축방식과 회전식 로터(Rotor) 시스템에 의한 농축 방식을 복합 구성한 고순도 용제 회수시스템(HPSR : High Purity Solvent Recovery)을 개발하고자 한다.

NMP의 농축을 위한 로터 시스템
NMP의 농축을 위한 로터 시스템이란?
로터에 함유된 제올라이트에 NMP를 흡착 후 열풍을 이용하여 탈착하여 NMP의 농도를 높여주는 시스템

NMP의 농축을 위한 로터 시스템은 로터에 함유된 제올라이트에 NMP를 흡착 후 열풍을 이용하여 탈착하여 NMP의 농도를 높여주는 시스템이다. 이 때 NMP의 탈착을 위한 열풍의 온도 및 열원에 대한 선정이 필요하며 로터를 이용한 NMP의 농축을 위한 최적의 시스템 구현을 위한 주요 인자들을 설계하는 것이 필요하다.

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참고문헌 (5)

  1. A. Guefri, M. Kaneko, M. Peticlerc, M. Mori, K. Zaghib, "$LiFePO_4$ water-soluble binder electrode for Li-ion batteries", Journal of Power Source 163, pp. 1047-1052, (2007). 
  2. Laura Wood, "Global and Chinese N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) market research report 2014-2019", 2014 Oct 03, http://www.businesswire.com/, (2014). 
  3. Jongtae Jung, Jaehyun Roh, Jungho Cho, "A study for carbon dioxide removal process using N-Methyl-2-pyrrolidone solvent in DME production process", Clean Technology, 18(4), pp.347-354, (2012). 
  4. Peter E. Dahlgren, "Solvent recycling for reuse in semiconductor manufacturing", IEEE/UCS/SEMI International Symposium on Semiconductor Manufacturing, pp.205-209, (1995). 
  5. AMESim User Guide, Imagine, (2014). 

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