Measurements and correlations of VLE and LLE for the separation of 2,3-butanediol from aqueous solution
2,3-Butanediol의 분리를 위한 VLE 및 LLE의 측정 및 상관분석
- 주제(키워드) LLE , VLE , 2 , 3-butanediol , 3-methyl-1-butanol , 2-methyl-1-pentanol , NRTL , UNIQUAC
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 임종성
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- UCI I804:11029-000000064800
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
For the separation of 2,3-butanediol from aqueous solution, Liquid- Liquid -Equilibrium data for ternary system {water + 2, 3-butanediol+ 3-methyl-1-butanol} at several temperatures(298.2, 308.2, and 318.2K) was measured. To complete the ternary phase diagram, solubility data were also obtained by titration method. From the LLE data, distribution coefficient D (0.44-0.95) and selectivity S (2.29-5.80) were calculated so that 3-methyl-1-butanol can be compared with other solvents already studied. Hand plot and Othmer–Tobias plot were used to check the consistency of the experimental LLE data. The LLE data was correalated with NRTL and UNIQUAC modeling method using Aspen Plus program. All root-mean-square-deviation (RMSD) values were below 0.0158, which indicates successful correlations between the experimental data and those obtained from the models. Also, VLE data for {3-methyl-1-butanol+2,3-butanediol} and {2-methyl-1-pentanol + 2, 3-butanediol} systems was obtained at several pressures (40.0,60.0,80.0,and 101.3kPa) for separation of 2,3-butanediol from the solvent after extraction process. To confirm the VLE data, Herington area test was executed. VLE data were also correlated using NRTL and UNIQUAC and RMSD values were below 0.0210. The 3-methyl-1-butanol studied in this paper had high D and S values at the same time. In addition, since the VLE diagram shows a large positive deviation from Raoult's law, it is easy to separate 2,3-butanediol from 3-methyl-1-butanol. Thus it can be seen that 3-methyl-1-butanol is very promising as a solvent for 2,3-butanediol purification.
more초록/요약
본 논문에서는 수용액으로부터 2,3-butanediol의 분리를 위해, 여러 온도 (298.15, 308.15, 318.15K)에서 3 원계 {물 + 2,3-butanediol + 3-methyl-1-butanol}에 대한 액체-액체-평형(LLE) 데이터를 측정했다. 적정 실험을 통한 삼성분계 용해도 데이터를 함께 나타냄으로써 삼성분계 상평형도를 완전히 나타내었다. 3-methyl-1-butanol의 용매로서의 성능을 평가하기 위하여 분배 계수 D (0.44-0.95) 및 선택도 S (2.29-5.80)가 계산하였으며 기존 연구된 용매들과 비교하였다. Othmer-Tobias plot과 Hand plot을 사용하여 일관성이 검증된 LLE 데이터를 Aspen Plus 프로그램을 사용하여 NRTL과 UNIQUAC 식으로 모델링하여 파라미터 값을 구하였다. RMSD (root-mean-square-deviation) 값이 0.0158 이하로 나타나며 적절한 모델링이 이루어진 것 역시 확인하였다. 또한, 추출 후 용매로부터 2,3-butanediol을 분리하기 위한 공정에 필요한 데이터를 얻기 위하여 {3-methyl-1-butanol+2,3-butanediol}과 {2-methyl-1-pentanol + 2, 3-butanediol} 시스템에 대한 VLE 데이터를 여러 압력 (40.0,60.0,80.0,101.3 kPa) 에 대하여 측정하였다. VLE 데이터의 건전성은 Herington area test를 통해 확인하였으며 역시 NRTL 및 UNIQUAC를 사용하여 모델링하였다. 두 시스템에 관하여 RMSD 값이 0.0120 미만인 것을 통해 적절한 모델링 식을 사용했음을 확인하였다. 본 논문에서 연구된 3-methyl-1-butanol은 높은 D와 S 값이 동시에 만족시켰다. 또한 VLE선도에서 큰 양의 편차를 보였기 때문에, 2,3-butanediol을 3-methyl-1-butanol 에서 분리하기도 용이하다. 따라서 3-methyl-1-butanol이 2,3-butanediol 정제를 위한 용매로서 매우 유망함을 알 수 있었다.
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