• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.539-546
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• 2008

Acetone/methanol 공비혼합계에 대하여 제3성분 entrainer로서 water, aniline, 1,3-diethylbenzene, furfural 및 MEK를 첨가하였을 때의 entrainer효과에 의한 기-액평형 곡선 및 비휘발도와의 관계를 이용하여 최적 entrainer를 선정하였다. water를 entrainer로서 사용했을 경우에는 기-액평형 실험치와 modified-UNIFAC을 이용한 계산치를 비교 검토하여 보았을 때, water의 액조성이 0.3에서부터 0.7까지 공비점이 없는 분리가 가능한 기-액평형 곡선을 얻을 수 있었다. aniline과 1,3-diethylbenzene의 경우에는 액조성을 0.7 이상으로 주입하였을 경우 공비점 없이 분리는 되지만 추출증류의 entrainer로 사용하기는 어렵다는 것을 알 수 있었다. 또한 furfural과 MEK의 경우에는 공비점이 있으므로 추출증류에 이용할 수 없다는 사실을 알 수 있었다. water의 비휘발도는 1.0보다 크고 또한 액조성에 따라 비휘발도가 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났으나, water 이외의 다른 제3성분에 대해서는 액조성이 증가함에 따라 모두 비휘발도가 비선형적으로 감소하는 것으로 나타났다. 연구의 결과로서 acetone/methanol 공비혼합계에 대해서는 water가 가장 효율적이며 경제적인 최적 entrainer로 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.307-313
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• 2014

본 연구에서는 Isobutyl Acetate와 Isobutyl Alcohol의 공비혼합물을 압력변환증류공정(PSD; Pressure Swing Distillation Process)을 이용하여 99.9 mol% 이상의 Isobutyl Acetate를 분리하는 공정모사를 수행하였다. 압력변환증류공정은 공비혼합물의 상대휘발도와 공비조성이 압력의 변화에 따라 차이가 나는 특성을 이용한 공정이다. 액상에서는 Non-Random Two Liquid (NRTL) model을 그리고 기상에서는 Peng-Robinson equation을 이용하였다. 최적화 방법으로 환류비와 주입단 위치를 변수로 두고 총 재비기 소요 열량을 최소화시키는 목적으로 최적화를 수행하였다. 압력변환 증류공정은 두 개의 증류탑을 필요로 함에 따라 고압 증류탑과 저압 증류탑의 배열에 따른 최적화 조건 또한 비교를 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.3764-3773
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• 2012

본 연구에서는 methyl ethyl ketone (MEK)와 물의 이성분계 공비 혼합물의 공비조성이 압력에 따라서 민감하게 변하는 현상을 이용하여 압력변환 증류(pressure-swing distillation; PSD)공정을 통해서 순도가 99.9mole% 이상의 MEK를 분리해 내기 위한 전산모사 및 공정 최적화를 수행하였다. 전산모사를 위하여 상용성 화학공정 모사기인 Invensys사의 PRO/II with PROVISION 9.1을 활용하였고, 열역학 모델식으로는 Wilson 액체 활동도계수 모델식을 활용하였다. PSD 공정은 저압 및 고압의 증류탑 2기의 증류탑 배열을 사용하는데 저압 증류탑을 전단에 두는 저압-고압 증류탑 배열과 저압 증류탑을 후단에 두는 고압-저압 증류탑 배열로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 각각의 배열에 대한 증류탑 환류비와 원료 주입단의 위치를 조절변수로 하여 총 재비기의 heat duty의 합을 최소화시킨 후 두 공정배열을 서로 비교하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.507-512
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• 2010

The effect of catholyte to anolyte amount ratio on the electrodialysis cell performance for HI concentration was investigated. For this purpose, the electrodialysis cell was assembled with Nafion 117 as PEM membrane and activated carbon fiber cloth as electrodes. The initial amount of catholyte was 310 g and that of anolyte varied from 1 to 3 of amount ratio. The calculated electro motive force (EMF) increased with time and the increment enhanced as the amount ratio of catholyte to anolyte decreased. The mole ratios of HI to $H_2O$ (HI molarity) in catholyte were almost the same and exceeded pseudo-azeotropic composition for all amount ratios after 2 h operation. The HI molarity continuously increased with time for 10 h operation. The mole ratio of $I_2$ to HI decreased in catholyte but increased in anolyte. The increment of mole ratio of $I_2$ to HI in anolyte rose as the amount ratio of catholyte to anolyte decreased. In case of 1:1 amount ratio, the cell operation was stopped for the safety at approximately 6 h operation, since the mole ratio of $I_2$ to HI reached solubility limit. The cell voltage of the electrodialysis cell increased with time and the rate of increase was high at low amount ratio. This suggests that the amount ratio of catholyte to anolyte not only crucially influences the cell voltage, but also cell operation condition.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.708-715
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• 2016

Methyl Ethyl Ketone(MEK)-Cyclohexane(CH) 이성분계 공비 혼합물의 분리를 위해 압력변환 증류공정(Pressure-Swing Distillation, PSD)을 사용하여 저압-고압 컬럼 배열 공정과 고압-저압 컬럼 배열 공정에 전산모사 및 공정 최적화를 수행하였다. 저압 컬럼과 고압 컬럼 상부 MEK의 조성, 이론단수, 원료 주입단 순으로 공정 최적화를 수행하였다. 공정 최적화 수행 결과, 저압-고압 컬럼 배열 공정의 총 재비기의 heat duty 값은 11.7667 Mkcal/h이었으며, 고압-저압 배열 공정의 총 재비기의 heat duty 값은 10.3484 Mkcal/h로 고압-저압 공정의 heat duty 값이 저압-고압 공정 보다 약 12.05%정도 감소됨을 확인 할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.458-463
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• 2007

An experimental study on scale-up of Electro-electrodialysis(EED) to increase the efficiency of HI decomposition section in the IS(Iodine-Sulfur) process was carried out. The EED stack extends the effective area of the membrane to 20 times of that formerly used in a single EED unit cell. The experiment was carried out using HIx solution($HI:H_2O:I_2=1:8.4{\sim}9:1.85{\sim}1.9$) at $100^{\circ}C$ and various solution flow rates of 20, 30, 40 and 50 cc/min. The increased HI molality in catholyte after one-pass throughout from the EED stack was 3 mol/kg-$H_2O$, 2.2 mol/kg-$H_2O$, 2 mol/kg-$H_2O$ and 1.37 mol/kg-$H_2O$ at 20, 30, 40 and 50 cc/min, respectively. These values satisfied the target of HI molality(the increase of HI molality: 2 mol/kg-$H_2O$) in the IS process for hydrogen production of 20 L/hr.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.212-217
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• 2006

An experimental study on Electro-electrodialysis (EED) for IS (Iodine-Sulfur) process which is well known as hydrogen production system was carried out for the HI concentration from HIx (HI: $H_2O$ : $I_2$ = 1 : 5 : 1) solution. The polymer electrolyte membrane and the activated carbon cloth were adopted as a cation exchange membrane and electrode, respectively. In order to evaluate the temperature effect about HI concentration in fixed molar ratio, three case of temperature were selected to $60^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ and $120^{\circ}C$. The electro-osmosis coefficient and transport number of proton have been changed from 1.95 to 1.21 (mol/Faraday) and 0.91 to 0.76, respectively as temperature increase from $60^{\circ}C$ to $120^{\circ}C$. It can be realized that the HI mole fraction in final stage of EED experiments already over the quasi-azeotrope composition.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.892-897
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• 2008

열복합 증류탑을 활용하여 기존의 에탄올 농축공정보다 에너지 사용량을 절감한 새로운 에탄올 농축공정을 제안하였다. 벤젠을 분리제로 사용한 제안된 증류 시스템은 증류곡선이 평형농도 곡선과 유사하게 분포되도록 설계되었으며, 증류영역의 경계에 가까운 원료 조성을 가지도록 설계하여 최대의 증류효율을 얻도록 구성하였다. 본 연구의 증류시 스템은 기존의 농축시스템에 비해 약 18%의 에너지 절감효과를 얻을 수 있었다. 또, 여타의 유사한 공비증류 공정에 활용할 수 있는 설계방안을 제시하였다.

• 공업화학
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• 제4권4호
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• pp.791-797
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• 1993

생물공학에의 투과증발공정의 응용은 성장 중에 있다. 2단계 투과증발공정이 에탄올 발효의 분리공정에 적용되어질 수 있다. 본 논문에서는 물-에탄올의 조성이 50:50wt.%가 되는 두번째 투과분리공정을 나일론 4와 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는 나일론 4블렌드 막을 이용하여 조사하였다. 나일론 4막은 25, 30, $35^{\circ}C$에서 에탄올의 조성 변화에 따라 실험이 수행되어졌다. 나일론 4막은 물-에탄올 조성이 50 : 50wt.%에 대해 선택도 4.18 그리고 투과도 $0.69kg/m^2hr$을 얻은 반면에 5Mrad의 감마선에 의해 가교된 나일론 4-PVA 블렌드 막은 선택도 10.56, 투과도 $0.55kg/m^2hr$을 얻었다. 또한 나일론 4 막은 물-에탄올 혼합물의 공비점에서 호모폴리머 중 27.8의 높은 선택도를 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제8권4호
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• pp.653-659
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• 1997

에너지 비용의 상승에 따라 추출의 기본원리를 둔 새로운 분리공정에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 이에 따라 액-액평형 조성의 계산 및 예측에 대한 필요성이 매우 증가하고 있다. 본 연구에서는 공비혼합물을 형성하는 2-propanol 수용액에 용매로서 methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylacetate, butylacetate, toluene 및 o-xylene을 첨가한 삼성분계에 대하여 $25^{\circ}C$에서 용해도곡선, tie line, plait point, 분배계수와 선택도를 실험을 통해 구하였다. Tie line 데이터의열역학적 건전성을 확인하였으며 실험값을 NRTL 및 UNIQUAC 모델식으로 구한 계산값과 비교하였다.