아미노산 분리를 위한 solvent gradient SMB 개발

Abstract

Simulated Moving Bed (SMB) 공정은 연속분리 크로마토그래피 공정으로 회분식 공정에 비해 적은 이동상의 소비는 낮추는 동시에 높은 수율, 높은 순도의 제품을 생산 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 석유 화학, 정밀화학, 제약 제품 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 운전이 어렵고 공정이 복잡하여 이해하는데 어려움이 따른다. 본 실험에서는 장치를 직접 제작함으로써 장치의 구성 원리 및 흐름을 이해하기 용이 하도록 하였다. 또한 SMB 공정에 사용되는 simulation 프로그램을 통하여 최적의 분리 조건을 결정하였으며, 이를 바탕으로 직접 만든 장치를 사용하여 simulation과 어떠한 차이나 발생하는지 관찰 하였다. 실험은 4-zone open loop solvent gradient SMB 공정으로 하였다. 이 공정은 zone 4에서 zone 1으로 재순환이 되지 않는 공정이며, ethanol의 조성 변화에 따른 분리 경향을 알아보고자 하는 것이 목적이다. Simulation 결과를 바탕으로 한 실제 공정 실험 결과 각 inlet, outlet port인 feed, desorbent, extract, raffinate를 통한 제어 방법의 경우 각 port에서 유량이 일정하게 지속되지 않았다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 extract pump를 zone 2pump로 제어 방법을 수정한 결과 유량이 일정하게 유지되었다. Raffinate의 농도 분포 곡선은 simulation과 실험값이 비슷한 경향성을 가지는 것을 확인하였으나, 순도의 차이가 발생하였으며, extract의 경우 실험 결과 값을 분석한 결과 농도의 편차 폭이 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이러한 문제점은 ethanol과 물이 column에서 혼합의 영향을 simulation에서 정확히 예측하지 못함으로 인해 발생하는 오차라고 생각된다.