본 연구는 에너지 집약적인 전형적 화학 공정인 전기등급 이소프로필 알코올(IPA) 생산의 에너지 효율을 향상시키기 위한 포괄적인 설계, 최적화 및 공정 강화(intensification) 접근을 제시한다. 이 공정은 농축 및 탈수 단계를 포함하며, 분리 강도는 IPA와 물을 포함하고 기타 불순물을 동반하는 다성분 공급물을 바탕으로 정식화된다. 모델링 및 에너지 최적화는 엄밀한 공정 시뮬레이터 Aspen Plus V12.1을 사용하여 기준 사례로서 기존 증류 열차(distillation train)에 대해 수행하였다. 에너지 효율을 개선하기 위해 증류 강화를 위한 다양한 선택지를 검토하였다. 이후 측류(side-stream) 농축 컬럼을 2개의 측류를 갖는 분할벽 컬럼(dividing wall column, DWC)인 Kaibel 컬럼으로 대체하였으며, 그 결과 해당 증류 컬럼들의 총 에너지 소비가 기준 사례에 비해 9.1% 감소하였다. 추가적인 강화는 전농축 과정에서 두 컬럼을 하나의 Kaibel 컬럼으로 결합함으로써 달성되었고, 그 결과 기준 사례에 비해 보일러 재가열기(reboiler) 부하가 22.8% 감소하였다. 반응표면분석(response surface methodology)을 이용한 최적화는 측인출(side-draw) 위치와 단(stage) 설계 등 에너지 효율과 분리 품질 모두에 유의미한 영향을 미치는 핵심 운전 변수를 도출하였다. 강화된 Kaibel 구성은 상당한 에너지 효율과 간소화된 컬럼 설계를 제공하며, IPA 정제 공정을 포함한 산업 수준의 에너지 집약적 증류 공정에서의 공정 강화에 대한 막대한 잠재력을 시사한다.

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