분리벽형 증류탑은 상당한 에너지를 감소 시킬 수 있는 매우 유망한 기술이다. 간단한 shell형태의 증류는 3가지 이상의 물질을 높은 순도의 생산물을 분리 할 수 있게 해준다. 그러나 분리벽...

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경산 : 영남대학교 대학원, 2012
2012
영어
대한민국
xxvi, 269 p. ; 26cm
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다운로드분리벽형 증류탑은 상당한 에너지를 감소 시킬 수 있는 매우 유망한 기술이다. 간단한 shell형태의 증류는 3가지 이상의 물질을 높은 순도의 생산물을 분리 할 수 있게 해준다. 그러나 분리벽...
분리벽형 증류탑은 상당한 에너지를 감소 시킬 수 있는 매우 유망한 기술이다. 간단한 shell형태의 증류는 3가지 이상의 물질을 높은 순도의 생산물을 분리 할 수 있게 해준다. 그러나 분리벽형 증류탑(DWC)의 설계는 많은 자유도를 가지기 때문에 기존의 방식보다 더 복잡하다. 이 변수들은 서로 상호관계에 있으며 일괄적인 최적화를 통해서 가장 적합한 구조를 찾는다. 최적화 방법으로는 반응표면분석법(RSM)과 요인분석적 설계법(factorial design)을 사용한다. 이러한 방법을 통한 최소한의 공정모사로 분리벽형 증류탑의 최적화된 구조를 찾을 수 있다.
분리벽형 증류탑 구조는 지상과 해상의 NGL회수공정에 적용하여 공정의 효율을 향상 시킬 수 있다. 일반적인 분리벽형 증류탑(CDWC)과 탑정형 분리벽 증류탑(TDWC) 그리고 탑저형 분리벽 증류탑(BDWC)을 통하여 모사한 결과 공정 시스템에 많은 이점들을 제공하였다. 예를 들면 냉각비용을 포함한 운전비용과 재비기와 응축기의 열 소비량을 기존의 공정에 비해 절감할 수 있었다. 또한, 분리벽형 증류탑의 효과를 더욱 증가 시키기 위해 탑 상부의 열을 통합하고 중간 재비기 시스템을 탑 하부에 설치하였다. 또한 이번 연구에서 에너지 효율 향상을 위해 탑저형 분리벽 증류탑과 열 펌프와의 다양한 결합구조가 제안되었다. 그 결과 증류탑의 내•외부의 새로운 열 통합을 통해 운전비용을 감소 시킬 수 있었다 : 탑저형 분리벽 증류탑은 탑 상부의 기체를 재 압축하는 열 펌프 혹은 부분 하부 훌래쉬 열 펌프가 쓰인다. 에너지 효율을 향상시키기 위해 이중배열 예비 분리기(DPA)와 이중 배열 분리벽형 증류탑을 포함하는 새로운 복잡한 형태의 배열들이 제안 되었다.
추가적으로 이번 연구는 증류탑의 측면을 개조하는 것과 분리벽형 증류탑의 구조 그리고 측면 정류기를 포함하는 열 결합형 증류배열(TCEDS-SR)에 의해 에너지가 절감 된다는 것을 보여준다.
이는 기존의 증류탑을 활용하여 분리벽형 증류탑과 열 결합형 증류배열(TCEDS-SR)로 개조할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 공정의 수용력을 증가 시킬 수 있다는 것을 보여준다.
분리벽형 증류탑은 처리량 증가에 따른 증류탑의 병목현상을 제거하기 위해 사용되기도 한다. 여러가지 실험을 통해 분리벽형 증류탑을 사용하는 것이 병목현상의 제거와 투자비용, 에너지 소비량을 절감 할 수 있다는 것을 보여주기 위해 분석되었다.
다국어 초록 (Multilingual Abstract)
Dividing wall columns (DWCs) represent a very promising technology allowing a significant energy requirement reduction. It is a simple shell, capable of separating mixtures of three or more components into high purity products. However, the design of ...
Dividing wall columns (DWCs) represent a very promising technology allowing a significant energy requirement reduction. It is a simple shell, capable of separating mixtures of three or more components into high purity products. However, the design of DWCs is more complex than conventional arrangements because of the greater number of degrees of freedom. These variables interact with each other and need to be optimized simultaneously to obtain the best design. Thus, practical methods employing response surface methodology (RSM) and factorial design are proposed for DWC design and optimization. The optimum DWC structure can be found in a practical manner while minimizing simulation runs. They effectively cope with interactions between optimizing variables and their predictions agreed well with the results of rigorous simulation.
Furthermore, the application of dividing wall column is focused to improve the performance in NGL recovery process for both onshore and offshore plants. The results show that the conventional DWC (CDWC), top DWC (TDWC), and bottom DWC (BDWC) can offer many benefits to the system, e.g. decreasing the operating cost including refrigeration cost, and minimizing the reboiler and condenser duty. Furthermore, to further enhance the dividing wall column performance, heating is integrated on the top and an interreboiling system is installed at the bottom section of the dividing wall column. In this study, various configurations incorporating a heat pump in a bottom diving wall columns are also proposed to enhance energy efficiency further. The result showed that operating cost could be reduced most significantly through novel combinations of internal and external heat integration: bottom dividing wall columns employing either a top vapor recompression heat pump or a partial bottom flashing heat pump. New complex distillation arrangements, including the double prefractionator arrangement (DPA), and the double dividing wall column arrangement (DDWC) are also proposed to improve energy efficiency.
In addition, this work shows that energy saving can be obtained by retrofit the side distillation column and extractive distillation sequence to a dividing wall column and a thermally coupled extractive distillation (TCEDS-SR) with small modification. Retrofit to a DWC and a TCEDS-SR could not only exploit the existing columns, but also increase the process capacity.
The systematic identification and design of column sequences involving the DWC is applied for removing the column bottleneck problem due to throughput increase. Several cases are analyzed to show that use of the dividing wall column is a promising method for debottlenecking, as well as investment cost and energy consumption saving.
목차 (Table of Contents)