증류: 이 과정에서는 혼합되지 않는 두 액체 혼합물을 먼저 끓인 다음 냉각합니다. 이 공정은 주로 정유 화학 물질 제조 및 의약품 생산 등 여러 부문에서 중요합니다. 증류를 통해 원하는 분자를 분리하기 때문에 혼합물에서 순수한 물질을 얻을 수 있습니다. 하지만 증류탑을 건설하거나 운영하는 것은 불가능합니다. 이것이 엔지니어들이 프로세스가 어떻게 개선될 수 있는지 또는 더 잘 설계된 증류탑이 어떤 모습인지 파악하기 위해 시뮬레이션을 자주 사용하는 이유입니다.
증류탑 시뮬레이션은 엔지니어가 증류탑 설계를 계획하고 개선하는 데 사용되는 컴퓨터 프로그램입니다. 시뮬레이션은 엔지니어가 증류탑 내부의 다양한 성분의 거동을 관찰하는 데 도움이 됩니다. 시뮬레이션은 컬럼의 온도와 압력 등을 파악하는 데 도움이 되므로 마침내 프로세스가 완료된 후 최종 제품이 어떻게 보이는지 이해할 수 있습니다.
이러한 시뮬레이션은 수학적 모델을 사용하여 생성되며 화학 엔지니어가 사용할 수 있습니다. 그리고 그들은 그 혼합물이 기둥을 통해 다른 위치로 어떻게 이동할 것인지에 대한 계산에 대해 매우 신중합니다. 또한 컬럼이 얼마나 잘 작동하는지 처리하기 위해 온도 및 압력과 같은 다른 많은 단계를 수행합니다. 응축 후 컬럼으로 다시 들어오는 액체의 양입니다.
시뮬레이션 사용의 가장 큰 장점은 엔지니어가 최상의 컬럼 설계를 제안하는 데 도움이 된다는 것입니다. 컬럼의 작동 방식(예: 얼마나 많은 액체가 다시 재활용되는지)을 엔지니어링함으로써 엔지니어는 제품의 순도와 부피를 모두 향상시킬 수 있습니다. 이를 통해 더 깨끗한 제품을 생산하는 동시에 생산량을 극대화할 수 있습니다. 시뮬레이션은 컬럼이 어려움을 겪거나 비효율적이 될 수 있는 부분에 대한 통찰력을 제공하여 엔지니어에게 잠재적인 관심 영역을 알리고 필요에 따라 조정하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
특정 증류탑의 효율성과 성능을 결정하는 여러 가지 핵심 요소가 있습니다. 이러한 값은 환류 비율(재활용된 액체는 생성된 증류액을 의미함) 및 일반적인 컬럼 설계와 같은 여러 요소의 영향을 크게 받습니다. 컬럼을 가능한 한 효율적인 용리 프로필 프로세서로 만들기 위해 이러한 몇 가지 요소가 어떻게 함께 작용하는지 이해하는 것이 중요합니다.
그러한 개념 중 하나는 환류 비율을 변화시키는 것입니다. 엔지니어가 이 비율을 높이면 더 많은 액체가 확실히 컬럼으로 되돌아갈 것임을 의미합니다. 그 중 절반은 증발하고 다시 한 번 응축되며 순수 세척제의 50%도 마찬가지입니다! 그러나 그러면 전체 제품의 가치가 낮아질 위험이 있습니다. 또는 비율을 더 낮추면 더 많은 제품을 생산할 수 있지만 이는 더 이상 순도 표준을 충족하지 못하게 됩니다. 이러한 요소들의 완벽한 조화를 찾는 것이 최고의 결과를 찾을 수 있는 곳입니다.
예를 들어, 화학 공학에서 가장 어려운 성과 중 하나는 숨겨진 디메틸헵탄 세트를 다른 세트와 구별하는 것입니다. 이성질체는 동일한 화학식을 갖고 있지만 구조가 다른 분자로, 이는 기존 증류를 통해 분리하기가 어렵습니다. 위에서 언급한 경질 탄화수소 혼합물은 과도한 에너지 비용의 위험 없이 분리하기 어려운 것으로 간주됩니다. 그러나 시뮬레이션을 통해 엔지니어는 증류탑 설계를 맞춤화하고 이 분리 공정의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
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