초록 ▼

현재 운전중에 있는 다단 증류탑을 충전 증류탑으로 개수하면 증류에너지의 20% 이상을 절약할 수 있으며, 증류탑의 탑정증기를 단열압축하여 온도를 높여서 재비기의 열원으로 사용하면 증류에너지의 약 60%를 절약할 수 있다. 이때, 증기압축기에 필요한 동력은 증류탑에서의 압력손실이 커지면 증가하고 취급 증기량이 많아지면(증류시 환류비가 커지면) 증가하게 되는데, 충전탑은 다단탑에 비하여 압력손실이 작고 분리효율이 높아 환류비를 줄일 수 있으므로 증기 재압축기와 함께 사용하면 에너지 절약효과가 더욱 증가한다. 그러나, 충전물은 크기가 작

현재 운전중에 있는 다단 증류탑을 충전 증류탑으로 개수하면 증류에너지의 20% 이상을 절약할 수 있으며, 증류탑의 탑정증기를 단열압축하여 온도를 높여서 재비기의 열원으로 사용하면 증류에너지의 약 60%를 절약할 수 있다. 이때, 증기압축기에 필요한 동력은 증류탑에서의 압력손실이 커지면 증가하고 취급 증기량이 많아지면(증류시 환류비가 커지면) 증가하게 되는데, 충전탑은 다단탑에 비하여 압력손실이 작고 분리효율이 높아 환류비를 줄일 수 있으므로 증기 재압축기와 함께 사용하면 에너지 절약효과가 더욱 증가한다. 그러나, 충전물은 크기가 작을수록 증류효율이 높아 취급 증기량을 줄일 수 있으나 증류탑에서의 압력손실이 커지므로 증기압축기의 특성을 고려하여 적절한 충전물을 선정하여야 한다. 따라서, 증류공정 전산모사기법을 통하여 시스템을 분석하여 최적화하여야 한다. 본 연구에서는 증기압축기를 장착한 증류공정을 설계할 수 있는 기술을 확보하기 위하여 증기 압축기를 장착한 전환류 및 연속식 증류 실험을 실시하고 증기 압축기를 장착한 증류탑의 거동을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 증기 압축기를 이용한 에탄올 농축 실험 및 최적화 프로그램을 이용한 계산을 통하여 일반적인 증류공정에 비하여 약 70%의 에너지가 절감되는 것을 확인하였다.

Abstract ▼

About 20% of energy can be saved by revamping of trayed distillation tower to packed tower and about 60% of operation energy can saved by applying vapor recompressor. The required power of a vapor recompressor increases with the increase of pressure drop in the tower or with the increase of reflux r

About 20% of energy can be saved by revamping of trayed distillation tower to packed tower and about 60% of operation energy can saved by applying vapor recompressor. The required power of a vapor recompressor increases with the increase of pressure drop in the tower or with the increase of reflux ratio. Generally, pressure drop in a packed tower is smaller than that in a trayed tower and tower efficiency of a packed tower is greater than that of trayed tower. Hence, revamping of trayed tower to packed tower and simultaneously applying vapor recompressor increase the energy saving effect in a distillation process. Normally, reflux ratio decreases(the top vapor flow rate decreases) with the decrease of packing size. On the other hand, tower pressure drop increases with the decrease of packing size. Therefore, optimization of packing size is necessary when vapor recompressor is adopted. In this work, experimental study on the packed distillation process equipped with vapor recompressor was performed and a computer program for the optimization of the process was developed. Through the experimental and simulation study, about 70% of energy saving was confirmed in the ethanol concentrating distillation process.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• 목차...5
• 그림목차...6
• 표목차...7
• 제 1 장 서 론...8
• 제 2 장 증기압축기를 장착한 충전탑...9
• 제 1 절 충전 증류탑...9
• 제 2 절 증기압축기를 이용한 증류공정...10
• 1. 공정의 개념...10
• 2. 충전탑 성능과 증기압축기 동력과의 관계...13
• 3. 충전 증류탑에서의 압력손실...16
• 4. 충전 증류탑의 분리효율...18
• 제 3 장 증기 재압축 증류실험...21
• 제 1 절 전환류 증류실험...21
• 1. 전환류 증류 실험방법...24
• 2. 전환류 증류 실험결과...24
• 제 2 절 연속식 증류실험...26
• 제 4 장 공정 모델링 및 전산모사...29
• 제 1 절 에탄올과 물의 2성분계 기액 상평형...29
• 제 2 절 증기 재압축기를 장착한 증류공정에 대한 모델링...31
• 1. 증류단에 대한 물질 및 에너지수지...31
• 2. 압축기 및 재비기에 대한 물질 및 에너지수지...32
• 3. 액상 성분 유량 및 기상 총괄유량 계산...34
• 4. 탑 내 온도분포의 수렴을 위한 유속 보정...36
• 제 2 절 전산모사...37
• 제 5 장 증기압축기를 장착한 증류공정의 최적화...39
• 제 1 절 신설 증류장치(충전 높이와 증류에너지의 관계)...39
• 제 2 절 증류장치의 개수(충전물 성능과 증류에너지의 관계)...42
• 제 6 장 결 론...44
• 참고문헌...45
• 부록 1. 증기재압축 전환류 증류탑 모사용 프로그램...46
• 부록 2. 증기재압축 증류탑 모사용 프로그램...66
• 서지정보양식(국문)...96
• 서지정보양식(영문)...97