우리 연구집단에서는 UNIFAC-Lei모형을 리용하여 벤졸＋헥산/헵탄＋이온액체로 이루어진 3성분계의 액체-액체평형(LLE)예측을 위한 연구를 진행하였다.
벤졸과 헵탄/헥산을 분리하기 위한 모든 추출공정은 Aspen Plus v8.4에서 모의되였다.
액체추출기를 단위조작으로 선택하였으며 298.15K와 101.32kPa에서 온도를 일정하게 유지하였다. 원액을 헵탄/헥산을80%(질량)로, 질량흐름을 100kg•h-1로 모의하였다. 용매질량흐름은 원액에 대한 용매의 비(IL/F)를 얻기 위해 0.5부터 0.4까지의 범위에서 변화시켰다.
다음 매 성분의 질량흐름은 2부터 6까지의 각이한 평형단계(NS)들에서 계산하였다.
마지막으로 공정들을 IL/F와NS의 함수로서 감도분석으로 최적화하였다.
결과는 추출잔액흐름에 그 어떤 이온액체도 들어있지 않다는것을 보여준다.
헥산과 벤졸, 이온액체3성분계에서 평가된 선택도값은 [NTf2]음이온을 가진 동종의 이온액체들을 리용할 때 다음의 순서로 감소한다.
[EMIM][NTf2] > [BMIM][NTf2] > [OMIM][NTf2] > [DMIM][NTf2]
이 경향성은 실험결과와 일치한다. 또한 이온액체 [EMIM][NTf2]의 선택도값은 다른 이온액체 [BMPY][NTf2], [OMIM][Cl], [HMIM][BF4]들보다 더 높다.
헵탄과 벤졸, 이온액체의 3성분계들에서도 헥산과 벤졸, 이온액체 3성분계와 류사한 거동이 관측되였다.
헥산/헵탄과 벤졸을 이온액체 특히 [EMIM][NTf2]를 리용한 추출로 분리하는것은 LLE상평형추산과 추출공정의 모의한 결과로부터 가능하다.
이러한 자료들은 방온도에서 련속적인 추출공정을 조작하기 위한 리론적인 조작조건의 가능성을 실증해주었다. 또한 공업적규모로 실현하는것도 가능하다.
따라서 UNIFAC-Lei모형은 특정한 추출분리를 위한 이온액체를 선택하고 공정설계를 하는데서 아주 유용한 추산도구이다.
이상의 연구결과는 잡지 《Indian Journal of Chemical Technology》에 《Investigation on the feasibility of separation process for extracting benzene from hexane/heptane by ionic liquids》(https://doi.org/10.1007/s11224-023-02191-3)의 제목으로 출판되였다.
