Process synthesis is an act of determining the optimal interconnection of processing units as well as the optimal type and design of the units within a process system. When the performance of the system is specified, the structure of the system and the performance of the processing units are not determined uniquely. The task is to select a particular system out of a large number of alternatives which meet the specified performance.
In this thesis, separation system and heat exchanger network of 2,6-Xylenol process are designed. The optimal design of separation system is performed by using heuristics and comparing internal mass flow rate in a sequence of simple distillation. The optimal pressures of columns are found from simulation using ASPEN PLUS and Pro II. The optimal design of heat exchanger network is accomplished by using pinch technology. The proposed heat exchanger network reduces utility cost by almost 50 % with a slight increase in the capital cost compared to the process without heat integration. Increase in the annualized capital cost is 10 % of the utility saving.
5 대 엔지니어링 플라스틱의 일종인 MPPO는 1960년대에 미국의 General Electric Co. 에서 개발되어 판매되기 시작한 이래로 현재까지 GE에 의해 독점생산 되어 지고 있다. 세계적으로 엔지니어링 플라스틱의 수요 및 용도는 크게 증가하고 있으며 국내에서도 엔지니어링 플라스틱의 국산화에 대한 관심이 증대되고 있다. MPPO는 국내 생산이 전무하여 전량 수입에 의존하고 있을 뿐 아니라 선진국에서의 기술이전이 불가능한 현실이다. MPPO의 제조 기술은 2,6-Xylenol의 합성 기술, 이 단량체를 이용한 PPO 중합기술 그리고 이 PPO와 PS를 Blending 하여 MPPO를 제조하는 기술로 분리할 수 있는데, 이 세 가지 기술 중 최대의 관건은 2,6-Xylenol의 합성 기술로써 이 논문에서는 2,6-Xylenol 공정의 분리계와 열교환망의 설계가 연구되었다. 2,6-Xylenol 공정에서 분리 계는 heuristics를 이용하여 설계되어졌고 증류탑 배열 대안들 중에서 internal mass flow rate를 비교하여 투자비가 최소가 되는 대안이 선택되었다. 증류탑의 압력들은 ASPEN PLUS와 Pro II를 이용하여 각 압력에서 단수와 요구되어지는 열량들을 비교함에 의해서 최적 값이 구하여 졌다. 선택되어진 증류탑 배열에서 열교환망은 pinch technology가 적용되어 설계되었다.
