게시판 > 질답게시판 > 공비혼합물 분리칼럼 운전 질의.

스테파노 Stefano

20-08-01 16:42

A1) Feed 하부의 온도가 하가 하는 원인은 1) Decanter에서 수분분리가 불충분하여 Column 내에서 최저비점 혼합물 상태에 근접하거나 2) Column내의 압력이 떨어져 전체적으로 비점이 낮아지는 현상이 그 원인일 터인데 운전압력이 동일하다고 보면 1)의 원인일 가능성이 높습니다.

A2) 진공운전을 하는 이유는 압력을 낮춰 Reboiler에서의 증발 온도를 낮춤으로써 열분해 혹은 중합에 의해 Reboiler나 Column내에서의 Fouling을 방지하기 위함입니다.

압력을 낮추어 Azeotropic Mixture가 형성되지 않는 조건이 발생되는 경우도 있으나 일반적인 현상은 아닙니다. 대부분 진공도를 낮춰 주면 분리효과가 떨어지는 것이 일반적이라서 Azeotropic Mixture로서는 오히려 압력이 낮아지면 분리해 집니다.

A3) AN과 물의 친화력에 의해 각성분의 순수비점보다 낮은 온도에서 증발하게 되는 혼합비가 존재하는데 이 혼합물이 바로 Azeotripic Mixture입니다. AN-H2O 혼합물은 완전히 섞이지 않는 농도영역이 있어서 같이 끓러서 증기로 혼합되어 나온다 해도 응축한 후에는 두개의 액상으로 분리되기 때문에 질문에서의 공정도와 같이 증기를 응축시킨 후 상분리되는 물을 분리해 줍니다.

A4) 물과 Ethanol과 같은 경우에는 혼합상태에서 상분리되는 영역이 없어서 제 3의 물질(Entrainer)를 사용하여 Azetrope를 피하는 공정으로 분리하지만 AN과 물의 경우에는 2~3% 물 이상으로 물이 많은경우 물이 상분리됩니다.

즉, Column 중간 Condenser에서 응축되는 액은 AN(물2~3%포함)층과 수용층(7~8% AN포함)으로 분리되므로 AN층은 Column으로 Total Reflux, 수용층은 잔류 AN회수처리 공정으로 보내고, Column Bottom 성분은 AN 제조공정으로 순환할 것입니다.

<참고: AN 합성및 분리공정 특허:>
https://www.gccpo.org/ElectronicPublication/SpecificationsEn/20116.pdf

참고자료는 Propane/Propylene과 Ammonia를 원료로 Amoxidaion 반응에서 반응혼합물 분리공정을 보여주고 있는데 질문과 유사한 장치가 HCN Removal, Dehydration 공정으로 쓰이고 있습니다. 이 Column의 특징은 HCN은 미응축가스로 분리해 내고 Crude AN을 Bottom에서 분리하여 별도의 Product Column에서 정제하는 공정으로 되어있습니다. 참고하세요.

A1) Feed 하부의 온도가 하가 하는 원인은  1) Decanter에서 수분분리가 불충분하여 Column 내에서 최저비점 혼합물 상태에 근접하거나  2) Column내의 압력이 떨어져 전체적으로 비점이 낮아지는 현상이 그 원인일 터인데  운전압력이 동일하다고 보면 1)의 원인일 가능성이 높습니다.

A2) 진공운전을 하는 이유는  압력을 낮춰 Reboiler에서의 증발 온도를 낮춤으로써 열분해 혹은 중합에 의해 Reboiler나 Column내에서의 Fouling을 방지하기 위함입니다.

압력을 낮추어 Azeotropic Mixture가 형성되지 않는 조건이 발생되는 경우도 있으나 일반적인 현상은 아닙니다.   대부분 진공도를 낮춰  주면  분리효과가 떨어지는 것이 일반적이라서 Azeotropic Mixture로서는 오히려 압력이 낮아지면 분리해 집니다.

A3) AN과 물의 친화력에 의해 각성분의 순수비점보다 낮은 온도에서 증발하게 되는 혼합비가 존재하는데 이 혼합물이 바로 Azeotripic Mixture입니다.    AN-H2O 혼합물은 완전히 섞이지 않는 농도영역이 있어서 같이 끓러서 증기로 혼합되어 나온다 해도 응축한 후에는 두개의 액상으로 분리되기 때문에 질문에서의 공정도와 같이 증기를 응축시킨 후 상분리되는 물을 분리해 줍니다.

A4)  물과 Ethanol과 같은 경우에는 혼합상태에서 상분리되는 영역이 없어서  제 3의 물질(Entrainer)를 사용하여 Azetrope를 피하는 공정으로 분리하지만 AN과 물의 경우에는 2~3% 물 이상으로 물이 많은경우 물이 상분리됩니다.

즉,  Column 중간 Condenser에서 응축되는 액은 AN(물2~3%포함)층과 수용층(7~8% AN포함)으로 분리되므로 AN층은 Column으로 Total Reflux, 수용층은  잔류 AN회수처리 공정으로 보내고,  Column Bottom 성분은 AN 제조공정으로 순환할 것입니다.

<참고:  AN 합성및 분리공정 특허:>
https://www.gccpo.org/ElectronicPublication/SpecificationsEn/20116.pdf

참고자료는 Propane/Propylene과 Ammonia를 원료로 Amoxidaion 반응에서 반응혼합물 분리공정을 보여주고 있는데  질문과 유사한 장치가 HCN Removal, Dehydration 공정으로 쓰이고 있습니다.   이 Column의 특징은  HCN은 미응축가스로 분리해 내고 Crude AN을 Bottom에서 분리하여 별도의 Product Column에서 정제하는 공정으로 되어있습니다.    참고하세요.