TBA 100만톤 공정 설계 / 2014년 올림피아드 자료 Korea Process Simulation Olympiad

소개글

TBA 100만톤 공정 설계 / 2014년 올림피아드 자료 Korea Process Simulation Olympiad에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1 서론

2 공정설계 소개
공정설계 문제

3. TBA 물성 및 특성

4. TBA 제조방법

5. TBA 보건 및 위험성

6. TBA 조업환경 및 안전 관리

본론

1. EOS 및 Activity coefficient model 선정 및 근거

2. Binary interaction parameters

3. Pure component Parameters

5. 공정 모사도

6. 각 장치 세부 설계

7. 비용 계산 및 경제적 최적화

8. 경제성 분석 및 안정성 평가 (H.A.Z.O.P)

9. 조업성 고찰

참고문헌

본문내용

Ⅰ. 서론

1. 공정설계 소개

　2-Propanol(Isopropanol)은 반도체 생산, 페인트, 화장품 그리고 약품의 용매 뿐 만 아니라 아세톤 생산을 위한 공급원료로서 중요한 물질이다. 2-Propanol은 산업적으로 다공성에 지속되는 H3PO4, SiO2, 또는 이온교환수지와 같은 촉매가 있는데서 Propene의 수화에 의해 생성된다.



2. 공정설계 문제

Title: Conceptual design of tert- butanol production process

　Tert-butanol, (tert-butyl alcohol (TBA), or 2-methyl-2-propanol (2M2P), hereinafter mentioned as TBA), is an important material as solvent, paint remover ingredient, and gasoline octane booster and oxygenate. It is a chemical intermediate used to produce MTBE and ETBE by reaction with methanol and ethanol, and methacrylic acid by oxidation. TBA is industrially produced by hydration of iso-butene in the presence of acid catalyst such like sulfonic acid macroporous ion-exchange resin.

　Assume you are working for an engineering company. Your customer asks you to conduct conceptual design of the following production process for tert-butanol to investigate the economic feasibility.




<< 조 건 >>
- Capacity : 10,000 t/year
- Process type : Direct hydration of iso-butene in liquid phase.
- Catalyst : Macroporous ion-exchange resin
　Reaction kinetics on the catalyst is expressed as follows considering catalytic effectiveness factor

- Product specification : Purity of TBA : More than 99.9 wt%
- Feedstock : Temperature : 30degC
　　　　　　　Pressure : 0.9MPa
　　　　　　　Composition : Iso-butene 60mol%, n-butane40mol%
- Cooling water temperature : 37degC
- Economic conditions : iso-butene/n-butane mixture cost =US $ 0.9/kg-mixture (iso-butene 60mol%)
　　　　　　　　　　　　Acetic acid cost = US $ 0.7/kg
　　　　　　　　　　　　TBA price = US $ 2.5 /kg
　　　　　　　　　　　　　　Electricity: 0.08 US $/KWH
　　　　　　　　　　　　Catalyst price: US $20/kg (packing density: 800kg/m3-bed)
　　　　　　　　　　　　Steam cost: US $65/106 kcal
　　　　　　　　　　　　Operation time: 8000 h/year




3. TBA 물성 및 특성

　tertiary-butanol (이하“TBA\\"라한다)은 solvent로 이용되며, ethanol 변성제, 페인트 제거 재료 그리고 gasoline octane booster and oxygenate로 활용되고 있다. 이것은 메탄올과 에탄올의 반응에의해 MTBE 와 ETBE로 생산하는데 사용되는 화학적 중간체이다. 그리고 TBHP는 산화수소와의 반응에 의해 일어난다.




　≪ … 중 략 … ≫




Ⅱ. 본 론

1. Activity Coefficient 모델, 상태방정식(EOS) 선정 및 이유

1-1 상태방정식(EOS) 또는 Activity Coeff. Model

1) Fluid Package의 선정

　공정 모사기를 사용하기 전에 Fluid package(FP)를 선정하기 위해서 다음의 Guide Line을 따라 어느 FP를 선택할지 결정하였다.


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　≪ 그 림 ≫

　　　　　　　　　　　　　　

　도입부 및 반응부, 흡수탑, 두 Distillation Column은 10 bar이하로 운전하며 액상에서의 분리이므로, Liquid에서의 비이상성이 클 것으로 예상되기 때문에 Activity Coefficient( -Φ approach) Model를 적용하기로 하였다. 주로 사용하는 Activity Coefficient Model에서는 NRTL과 Wilson, UNIQUAC, UNIfAC을 고려해 보았다.

키워드

TBA,   화학공학,   공정설계,   Korea Process Simulation Olympiad,   올림피아드,   TBA 100만톤 공정 설계,   TBA 제조방법