Study on the Ethanol Recovery Process using Dircet Contact Heat Exchange

고온의 기포접촉에 의한 에탄올 회수공정에 관한 연구

Direct contact heat exchange (DCHE) method has been employed to investigate the separation of ethanol from dilute aqueous solutions. Bubbles at high temperature were dispersed into a continuous liquid phase, generating temperature gradient in air-liquid interface, which causes heat and mass transfer accordingly. The experiments were performed in the ranges of jet regime air flow. The air-water stripping coefficient increased $5{\sim}10,\;and\;1{\sim}1.5$ times as temperature and air flow rate increased, respectively. The recovery ratio based on the initial ethanol concentration reached into 80% at the air flow rate of 84.88 m/min. The initial ethanol concentration showed little effect on the stripping coefficient and the recovery ratio.

고온의 기포를 액상에 분산시켜 형성되는 기-액상간의 온도구배로 인한 열 및 물질전달 방법인 고온기포접촉법을 도입하여 수용액으로부터 에탄올의 분리능력을 검토하고 회수율을 살펴보았다. 기포의 높은 분산속도는 액상내에서 jet regime을 형성하였으며 온도와 유속에 따라 air-water stripping coefficient는 각각 $5{\sim}10,\;1{\sim}1.5$배 증가하였다. 액상과 기포의 온도차가 클수록 stripping coefficient의 값이 높았으며 유속보다는 온도가 분리능력에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 회수율은 고온일 때와 유속이 클수록 증가해 $150^{\circ}C$, 84.88m/min 일때 80%의 회수율을 나타내었다. 고온기포접촉법은 stripping coefficient가 에탄올의 초기농도에 큰 영향을 받지 않으므로, 알코올 발효공정에서 배양액의 농도가 5% 이상 높아지면 알코올 생성균주의 생장장해를 일으켜 알코올 생산 수율이 떨어지는 생산물 저해작용을 줄이고 알코올을 회수하는 공정으로 응용될 수 있다.