KR100576843B1 - Fractional distillation apparatus using thermoelectric module - Google Patents

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KR100576843B1
KR100576843B1 KR1020050004250A KR20050004250A KR100576843B1 KR 100576843 B1 KR100576843 B1 KR 100576843B1 KR 1020050004250 A KR1020050004250 A KR 1020050004250A KR 20050004250 A KR20050004250 A KR 20050004250A KR 100576843 B1 KR100576843 B1 KR 100576843B1
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thermoelectric element
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김동호
이건환
남욱희
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 분별증류장치에 관한 것으로, 증류탑과, 그 내부에 다단 배설된 다수의 트레이를 포함하는 분별증류장치에 있어서; 상기 트레이의 내부에는 발열부가 상면이 위치되고 흡열부는 하면에 위치되도록 배열되어 내장되는 열전소자와; 상기 열전소자로 전원을 공급하는 +,-단자와; 상기 트레이의 상면 및 하면 온도를 계측하도록 배설된 상판 및 하판온도계와; 상기 +,-단자 및 상,하판온도계와 전기적으로 연결되고 전류공급 및 온도계측을 수행하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.The present invention relates to a fractional distillation apparatus, comprising: a fractional distillation apparatus including a distillation column and a plurality of trays arranged in multiple stages therein; A thermoelectric element disposed inside the tray such that an upper surface of the heat generating part is positioned and a heat absorbing part is located at the lower surface of the tray; + And-terminals for supplying power to the thermoelectric element; An upper plate and a lower plate thermometer disposed to measure the upper and lower temperature of the tray; The control unit is electrically connected to the + and-terminals and the upper and lower plate thermometers, and performs a current supply and a thermometer side.

본 발명에 따르면, 증류탑 각 단에서 기액평형에 의한 물질전달과 동시에 열전소자의 가열과 냉각작용에 의한 재증발과 재응축이 일어나므로 증류탑의 단 수를 줄이면서도 혼합액의 분리효율을 증대시킬 수 있고, 증류탑 내부의 각 단 온도를 열전소자를 통해 정확하고 용이하게 제어함으로써 분별증류 공정을 효율적으로 운용할 수 있으며, 극소형의 열전소자나 박막형태의 열전소자를 활용하여 미세한 크기의 증류장치를 제작할 수 있다.According to the present invention, since the evaporation and recondensation of the thermoelectric element is carried out simultaneously with the mass transfer by the gas-liquid equilibrium at each stage of the distillation column, the separation efficiency of the mixed liquid can be increased while reducing the number of stages of the distillation column By controlling the temperature of each stage inside the distillation column accurately and easily through the thermoelectric element, the fractional distillation process can be efficiently operated, and the distillation apparatus of fine size can be manufactured by using the miniature thermoelectric element or the thin film type thermoelectric element. Can be.

분별증류, 열전소자, 흐름방지막, 홀, 트레이Fractional distillation, thermoelectric element, flow barrier, hole, tray

Description

열전소자를 이용한 분별증류장치{FRACTIONAL DISTILLATION APPARATUS USING THERMOELECTRIC MODULE}Fractional distillation apparatus using thermoelectric device {FRACTIONAL DISTILLATION APPARATUS USING THERMOELECTRIC MODULE}

도 1은 일반적인 분별증류장치를 도시한 개략적인 모식도,1 is a schematic diagram showing a general fractional distillation apparatus,

도 2는 본 발명에 따른 증류장치의 증류탑 내부를 개략적으로 모식화한 요부 단면도,Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the main part of the distillation column of the distillation apparatus according to the present invention schematically;

도 3은 본 발명에 따른 증류장치의 트레이를 보인 구성도.Figure 3 is a block diagram showing a tray of the distillation apparatus according to the present invention.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧♧ description of the symbols for the main parts of the drawing ♧

100....증류탑 110....트레이100 .... Distillation Tower 110 .... Tray

112....발열부 114....흡열부112 .... heating unit 114 .... heating unit

120....열전소자 122....+단자120 ... Thermoelectric elements 122 ... + terminals

124....-단자 134....상판온도계124 .... terminal 134 .... top thermometer

136....하판온도계 140....흐름방지막136 ... bottom plate thermometer 140 ... flow barrier

150....홀 200....제어부150..hole 200..control part

300....혼합액 310....응축물300 .... Mixture 310 .... Condensate

320....증발기체320 .... Evaporation gas

본 발명은 분별증류장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자가 갖는 발열 및 흡열 특성을 이용하여 효율적인 분별증류 작업을 가능케 함과 동시에 각 단의 온도제어도 용이하게 한 분별증류장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fractional distillation apparatus, and more particularly, to a fractional distillation apparatus which enables efficient fractional distillation operation by using the heat generation and endothermic characteristics of the thermoelectric element and at the same time facilitates temperature control of each stage.

일반적으로, 분별증류(FRACTIONAL DISTILLATION)란 두 종류 이상의 액체혼합물을 끓는점(비점)의 차를 이용하여 증류에 의해서 분리시키는 방법을 말한다.In general, fractional distillation refers to a method of separating two or more kinds of liquid mixtures by distillation using a difference in boiling point.

이러한 분별증류법을 이용하여 화학공정에서 비점이 서로 다른 액체혼합물을 분리하는데 사용되는 증류장치로는 기액접촉방식에 따라 충전탑(PACKED TOWER) 방식과, 다단탑(TRAY TOWER) 방식이 있다.Distillation apparatuses used to separate liquid mixtures having different boiling points in a chemical process using the fractional distillation method include a packed tower method and a multi tower method according to a gas-liquid contact method.

이중 주로 사용되고 있는 다단탑 방식을 살펴보면, 탑 내에 수직방향으로 다수의 단(트레이)을 설치하여 상승하는 기체와 하강하는 액체를 서로 교차시킴으로써 비점차에 의한 분리를 행하게 되는데, 이를테면 N번째 단에서는 그 하부인 (N-1)번째 단에서 상승하는 기체와 그 상부인 (N+1)번째 단에서 하강하는 액체가 서로 접촉하여 기액평형을 향한 물질전달이 일어나게 되어 증류탑의 상부에서는 비점이 낮은 물질을 얻게 되고, 하부에서는 비점이 높은 물질을 얻을 수 있게 된다.In the multi-stage column method, which is mainly used, a plurality of stages (trays) are installed in the tower to cross the rising gas and the falling liquid to perform separation by boiling point difference. The gas rising from the lower stage (N-1) and the liquid falling from the upper stage (N + 1) contact each other, causing mass transfer towards the gas-liquid equilibrium. In the lower part, a high boiling point material can be obtained.

즉, 도 1의 예시와 같이, 원료투입구(3)를 통해 액체혼합물이 증류탑(1)으로 투입되게 되면 다수의 트레이(2)를 거치면서 상대적으로 비점이 낮은 물질은 기화되어 증류탑(1) 상층부(4)로 상승하게 되고, 비점이 높은 액체는 증류탑(1) 하층부(5)로 흘러내리면서 서로 교차하게 되며, 이 과정에서 기액평형을 향한 물질이동이 이루어지게 된다.That is, as illustrated in FIG. 1, when the liquid mixture is introduced into the distillation tower 1 through the raw material inlet 3, the material having a relatively low boiling point is vaporized through the plurality of trays 2 and the upper layer of the distillation tower 1. As it rises to (4), the liquid having a high boiling point flows down to the lower portion 5 of the distillation column 1 and crosses each other. In this process, mass movement toward the gas-liquid equilibrium is performed.

이때, 증류탑(1) 하부로 유출되는 혼합액은 수증기 등의 간접열원(13)을 이용하는 보일러(10)에 의해 재증발(REBOILING)되어 증류탑(1) 하단의 가스투입구(12)를 통해 재투입되고, 그래도 기화되지 않은 액체는 배출라인(11)을 통해 하부생산물로 회수하게 된다.At this time, the mixed liquid flowing out to the bottom of the distillation tower (1) is re-evaporated (reboiled) by the boiler 10 using an indirect heat source (13), such as steam, and re-introduced through the gas inlet 12 at the bottom of the distillation tower (1). However, the liquid that is not vaporized is recovered through the discharge line 11 to the bottom product.

한편, 증류탑(1) 내부의 증발기체는 증류탑(1)의 각 단(TRAY)을 거치면서 일부는 응축되게 되며, 응축되지 않은 증발기체는 증류탑(1) 상부와 연결된 응축기(CONDENSER)(6)를 통해 응축됨과 동시에 환류조(7)로 수집되어 상부생산물로 회수되거나 일부는 다시 증류탑(1)으로 투입되게 된다.On the other hand, the evaporation gas inside the distillation tower (1) is partially condensed while passing through each stage (TRAY) of the distillation tower (1), the uncondensed evaporator gas is condenser (CONDENSER) (6) connected to the top of the distillation tower (1) At the same time as condensed through and collected in the reflux tank (7) is recovered as the top product or part is put back into the distillation tower (1).

이와 같은 다단탑 방식의 증류장치는 트레이(TRAY)에 액체의 흐름을 방지하는 막(FLOW BARRIER)을 설치하거나 트레이 자체를 다공판(PERFORATED PLATE)으로 제조하는 등의 개선을 통해 기액접촉시간이나 기액접촉면적을 넓히도록 함으로써 그 효율향상을 꾀하고 있다.The multi-stage column type distillation apparatus has a gas-liquid contact time or a gas-liquid solution by installing a flow barrier to prevent the flow of liquid in the tray or manufacturing the tray itself as a perforated plate. By increasing the contact area, the efficiency is improved.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 다단탑 방식의 증류장치는 크기가 방대하고, 정상상태로 운전하기 위해서는 많은 시간이 요구되며, 각 트레이의 온도제어가 어려워, 특히 정밀화학제품의 생산설비나 혹은 극미량의 혼합물을 분리추출하는데 있어서는 많은 한계를 가진다.However, the conventional multi-stage column type distillation apparatus as described above is large in size, requires a lot of time to operate in a steady state, and it is difficult to control the temperature of each tray, particularly in the production of fine chemicals or in a very small amount. There are many limitations to the separation of mixtures.

뿐만 아니라, 증류탑(1) 내부에서는 혼합물의 증발과 응축이 일부만 이루어지기 때문에 순도가 높은 물질로 분리해내기 위해서는 외부에 연결된 보일러(10) 및 응축기(6) 등의 성능이 우수해야 하고 또한 이들을 통해 환류(REFLUX)과정이 반드시 수반되어야 하기 때문에 초순도의 물질을 분리해내는데 있어 설비의 부가나 제어 등 많은 부분에 있어 어려움이 있었다.In addition, since the evaporation and condensation of the mixture takes place only in the distillation column 1, the boiler 10 and the condenser 6, which are connected to the outside, have to be excellent in order to separate them into highly purified materials. Since the reflux process must be involved, there are difficulties in the addition and control of equipment in the separation of ultrapure materials.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 증류탑의 내부에 장착되는 트레이의 구성을 열전소자로 대체함으로써 혼합액이 트레이를 중심으로 그 상하부에서 발열과 흡열이 동시에 수행되면서 기화와 응축이 가능하게 하여 보다 효율적인 분별증류 작업을 수행할 수 있고, 나아가 열전소자에 공급되는 전력을 조절함으로써 증류탑 내부의 각 단 온도를 간단하고 용이하게 제어할 수 있도록 한 열전소자를 이용한 분별증류장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-described problems of the prior art, and solved this problem. By replacing the configuration of the tray mounted inside the distillation column with a thermoelectric element, the mixed liquid is heated and absorbed in the upper and lower portions of the tray. At the same time, it is possible to perform vaporization and condensation at the same time to perform more efficient fractional distillation work, and furthermore, by controlling the power supplied to the thermoelectric element, it is possible to simply and easily control the temperature of each stage inside the distillation column. The purpose is to provide a fractional distillation apparatus using the.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 증류탑과, 그 내부에 다단 배설된 다수의 트레이를 포함하는 분별증류장치에 있어서; 상기 트레이의 내부에는 발열부가 상면이 위치되고 흡열부는 하면에 위치되도록 배열되어 내장되는 열전소자와; 상기 열전소자로 전원을 공급하는 +,-단자와; 상기 트레이의 상면 및 하면 온도를 계측하도록 배설된 상판 및 하판온도계와; 상기 +,-단자 및 상,하판온도계와 전기적으로 연결되고 전류공급 및 온도계측을 수행하는 제어부를 더 포함하는 열전소자를 이용한 분별증류장치를 제공함에 의해 달성된다.The present invention provides a fractionation distillation apparatus including a distillation column and a plurality of trays arranged in multiple stages thereof in order to achieve the above technical problem; A thermoelectric element disposed inside the tray such that an upper surface of the heat generating part is positioned and a heat absorbing part is located at the lower surface of the tray; + And-terminals for supplying power to the thermoelectric element; An upper plate and a lower plate thermometer disposed to measure the upper and lower temperature of the tray; It is achieved by providing a fractional distillation apparatus using a thermoelectric element further comprising a control unit that is electrically connected to the +,-terminal and the upper and lower plate thermometers and performs current supply and thermometer side.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 증류장치의 증류탑 내부를 개략적으로 모식화한 요부 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 증류장치의 트레이를 보인 구성도이다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the distillation column of the distillation apparatus according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a tray of the distillation apparatus according to the present invention.

도 2 내지 도 3에서와 같이, 증류탑(100) 내부에는 도시와 같은 형태로 트레이(110)가 다단 배설된다.2 to 3, the tray 110 is arranged in multiple stages in the form as shown in the distillation column 100.

그리고, 상기 증류탑(100)의 외벽면에는 상기 트레이(110)와 대응 연결된 제어부(200)가 설치된다.In addition, a control unit 200 corresponding to the tray 110 is installed on the outer wall surface of the distillation column 100.

이때, 상기 제어부(200)는 상기 트레이(110)로 전원을 공급하거나 혹은 트레이(110)의 상,하단면에서 일어나는 발열 혹은 흡열작용에 따른 표면온도를 계측하게 되며, 또한 이들 각각은 증류탑(100)의 중앙제어시스템(미도시)과 전기적으로 연결 설치된다.In this case, the control unit 200 supplies power to the tray 110 or measures the surface temperature according to the heat generation or endothermic action occurring on the upper and lower end surfaces of the tray 110, and each of them is a distillation column 100. Is electrically connected to the central control system (not shown).

아울러, 상기 트레이(110)는 그 배설된 상단면에서는 발열반응이 일어나도록 하고, 하단면에서는 흡열반응이 일어나도록 구성함이 바람직하다.In addition, the tray 110 is preferably configured such that exothermic reactions occur on the top surface of the discharge, and endothermic reactions occur on the bottom surface.

즉, 상기 트레이(110)의 상단면은 발열부(112)를 이루고, 하단면은 흡열부(114)를 이루도록 구성된다.That is, the upper surface of the tray 110 forms the heat generating portion 112, and the lower surface of the tray 110 forms the heat absorbing portion 114.

이를 위해, 상기 트레이(110)의 내부에는 열전소자(120)가 삽입되어 내장된다.To this end, the thermoelectric element 120 is inserted into the tray 110 and embedded therein.

열전소자(120)는 열전(THERMOELECTRIC) 현상의 하나인 펠티어(PELTIER) 효과를 이용한 것으로 직류를 흘려주면 소자내부의 P형과 N형의 열전반도체 컬럼을 통과하면서 소자의 일측면에서는 발열작용이 일어나고 타측면에서는 흡열작용이 일어나는 소자이다.The thermoelectric element 120 uses the Peltier effect, which is one of the thermoelectric phenomena, and when a direct current is applied, the thermoelectric element 120 passes through the P-type and N-type thermoelectric semiconductor columns inside the device, and heat generation occurs on one side of the device. On the other side, the endothermic action occurs.

따라서, 이러한 열전소자(120)를 트레이(110)에 내장하게 되면 트레이(110) 의 발열부(112)에서는 발열작용이 일어나고, 흡열부(114)에서는 흡열작용이 일어나게 되므로 이 열전소자(120)를 통해 증류탑(100) 내부의 혼합액(300)을 가열과 동시에 냉각시킬 수 있게 된다.Therefore, when the thermoelectric element 120 is embedded in the tray 110, the heat generating action occurs at the heat generating portion 112 of the tray 110, and the heat absorbing action occurs at the heat absorbing portion 114. Through it, the mixed solution 300 inside the distillation column 100 may be cooled at the same time as heating.

이와 같은 열전소자(120)는 하나를 이용하거나 혹은 다수개를 이용할 수 있는데 도 3에서와 같이 다수개의 열전소자(120)를 서로 직렬연결하여 구성함이 바람직하다.The thermoelectric element 120 may use one or a plurality of thermoelectric elements 120, but it is preferable that a plurality of thermoelectric elements 120 are connected to each other in series as shown in FIG. 3.

그리고, 상기 열전소자(120)에는 제어부(200)로부터 인출된 전선과 연결되기 위한 +,- 단자(122,124)가 마련되며, 또한 제어부(200)와 연결된 상판 및 하판온도계(134,136)가 각각 트레이(110)의 상단면인 발열부(112) 및 하단면인 흡열부(114)에 연결설치된다.In addition, the thermoelectric element 120 is provided with + and-terminals 122 and 124 to be connected to the wire drawn out from the control unit 200, and the upper and lower plate thermometers 134 and 136 connected to the control unit 200 are each provided with a tray ( It is connected to the heat generating portion 112 and the heat absorbing portion 114, which is the upper surface of the 110.

아울러, 상기 트레이(110)를 거쳐가는 혼합액(300)의 흐름을 방해하여 기액접촉시간을 늘리고 기액접촉면적을 넓히기 위해 상기 트레이(110)의 상단면 테두리를 따라 다수의 흐름방지막(140)을 설치할 수 있으며, 나아가 열전소자(120)들 사이의 공간을 천공하여 다수의 홀(150)을 형성할 수도 있다.In addition, in order to increase the gas-liquid contact time and increase the gas-liquid contact area by disturbing the flow of the mixed liquid 300 passing through the tray 110, a plurality of flow preventing films 140 are installed along the upper edge of the tray 110. In addition, a plurality of holes 150 may be formed by drilling a space between the thermoelectric elements 120.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.The operating relationship of the present invention made of such a configuration is as follows.

본 발명에서의 동작과정은 상술한 종래 다단탑 방식의 증류장치에서와 동일한 과정을 통해 수행된다.Operation process in the present invention is carried out through the same process as in the conventional multi-stage column type distillation apparatus.

다만, 각 트레이(110)를 거치는 혼합액(300)의 기화 및 응축작용에 있어 상당한 차이를 보인다.However, there is a significant difference in vaporization and condensation of the mixed solution 300 passing through each tray 110.

즉, 증류탑(100) 내부로 유입된 혼합액(300)은 트레이(110)를 거치면서 트레 이(110)의 발열부(112)에서는 혼합액(300)의 기화작용이 촉진되어 증발기체(320)가 형성되고, 흡열부(114)에서는 혼합액(300)의 냉각에 의한 응축작용이 촉진되어 응축물(310)을 형성하게 된다.That is, the mixed liquid 300 introduced into the distillation column 100 passes through the tray 110, and the vaporization of the mixed liquid 300 is promoted in the heat generating part 112 of the tray 110 so that the evaporation gas 320 is In the heat absorbing part 114, the condensation action of the mixed solution 300 is accelerated to form the condensate 310.

그리하여, 증발기체(320)는 증류탑(100)의 상층부로 이동되고, 응축물(310)은 또다른 트레이(110)의 상면으로 낙하되게 되며, 이때 응축물(310)이 낙하된 또다른 트레이(110)의 상면은 발열작용이 일어나는 발열부(112)이므로 응축물(310)의 기화가 촉진되게 된다.Thus, the evaporation gas 320 is moved to the upper layer of the distillation column 100, the condensate 310 is dropped to the upper surface of another tray 110, wherein another tray (the condensate 310 is dropped) Since the upper surface of the 110 is a heat generating portion 112 is a heat generating action is to promote the vaporization of the condensate (310).

뿐만 아니라, 트레이(110)의 상면에서 미처 기화되지 못한 혼합액(300)의 나머지 일부는 홀(150)을 통해 낙하하여 인접 하측의 또다른 트레이(110) 상면에 머므르게 되고 이 과정에서 다시한번 가열되면서 기화되게 된다.In addition, the remaining portion of the mixed liquid 300 that has not been vaporized in the upper surface of the tray 110 may fall through the hole 150 to stay on the upper surface of another tray 110 adjacent to the lower side and be heated again in this process. It vaporizes.

이와 같은 과정을 다단 배설된 다수의 트레이(110)를 통해 반복적으로 수행함으로써 분별증류에 의한 혼합액(300)의 분리작용이 더욱 촉진되게 된다.By repeatedly performing this process through a plurality of trays 110 arranged in multiple stages, the separation action of the mixed solution 300 by fractional distillation is further promoted.

나아가, 각 트레이(110)의 상면 모서리를 따라 돌출형성된 흐름방지벽(140)은 혼합액(300)의 체류시간을 늘려주어 그 기화작용의 촉진을 더욱 가속시키게 된다.Further, the flow preventing wall 140 protruding along the upper edge of each tray 110 increases the residence time of the mixed solution 300 to further accelerate the promotion of the vaporization.

또한, 각 트레이(110)에 설치된 상판온도계(134) 및 하판온도계(136)를 통해 측정된 트레이(110)의 상면 및 하면 온도는 +,-단자(122,124)를 통해 열전소자(120)에 가하는 전류의 세기를 조절하는데 있어 중요한 지표로 활용되며, 다수의 반복적인 실험을 거쳐 혼합액(300)의 종류에 따른 각 단(트레이)의 온도설정을 테이블화하여 정교하고 정확하며 용이한 제어가 가능토록 할 수 있다.In addition, the upper and lower surfaces of the tray 110 measured by the upper plate thermometer 134 and the lower plate thermometer 136 installed in each tray 110 are applied to the thermoelectric element 120 through the + and − terminals 122 and 124. It is used as an important indicator for controlling the strength of the current, and through a number of repetitive experiments, the temperature setting of each stage (tray) according to the type of the mixed liquid 300 is tabled so that precise, accurate and easy control is possible. can do.

즉, 각 트레이(110)에서 측정된 온도정보는 증류탑(100)의 중앙제어시스템으로 전송된 후 최적의 분리성능을 가질 수 있도록 전체 증류탑(100) 상층부와 하층부간의 온도구배가 조절제어됨과 동시에 각 트레이(110)에서도 증발과 응축에 알맞는 온도조절이 가능하게 된다.That is, the temperature information measured in each tray 110 is transmitted to the central control system of the distillation column 100 and then the temperature gradient between the upper and lower layers of the entire distillation column 100 is adjusted and controlled so as to have an optimal separation performance. In the tray 110 it is possible to adjust the temperature suitable for evaporation and condensation.

이와 같이 함으로써 종래 기술에서는 트레이(110)의 상,하층 사이에 온도차이(Tn+1 - Tn)가 존재하기는 하지만 각 단 내에서는 등온(Tn) 기액평형에 의존하여 혼합액(300)의 분리를 위한 물질전달이 이루어졌던 반면에 본 발명에서는 증류탑(100)의 각 단 내에서 온도구배(Tn_top - Tn_bottom)가 존재하게 되고, 트레이(110)의 상하 표면에서 증발과 응축작용이 여러번 반복적으로 일어나므로 상변화(Phase Change)를 통한 물질이동이 유도되고, 이 과정을 통해 혼합액(300)의 기체와 액체가 서로 접촉하는 기회가 증대되게 되어 기액평형에 의한 물질이동이 현저히 향상되게 된다.In this manner, although the temperature difference (T n + 1 -T n ) exists between the upper and lower layers of the tray 110 in the related art, the mixed liquid 300 depends on the isothermal (T n ) gas liquid equilibrium in each stage. In the present invention, a temperature gradient (T n_top -T n_bottom ) exists in each stage of the distillation column 100, and evaporation and condensation are performed on the upper and lower surfaces of the tray 110. Since the repetition occurs several times, material change is induced through phase change, and the process of gas and liquid in the mixed solution 300 is increased in contact with each other, thereby significantly improving material movement due to gas-liquid equilibrium. do.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.As described in detail above, the present invention provides the following effects.

첫째, 증류탑 각 단에서 기액평형에 의한 물질전달과 동시에 열전소자의 가열과 냉각작용에 의한 재증발과 재응축이 일어나므로 증류탑의 단 수를 줄이면서도 혼합액의 분리효율을 증대시킬 수 있다.First, since the evaporation and recondensation of the thermoelectric element occurs simultaneously with the mass transfer by the gas-liquid equilibrium at each stage of the distillation column, the separation efficiency of the mixed liquid can be increased while reducing the number of stages of the distillation column.

둘째, 증류탑 내부의 각 단 온도를 열전소자를 통해 정확하고 용이하게 제어 함으로써 분별증류 공정을 효율적으로 운용할 수 있다.Second, the fractional distillation process can be efficiently operated by controlling the temperature of each stage inside the distillation column accurately and easily through the thermoelectric element.

세째, 극소형의 열전소자나 박막형태의 열전소자를 활용하여 미세한 크기의 증류장치를 제작할 수 있다.Third, it is possible to manufacture a distillation apparatus of a fine size by using a very small thermoelectric element or a thin film thermoelectric element.

Claims (5)

증류탑과, 그 내부에 다단 배설된 다수의 트레이를 포함하는 분별증류장치에 있어서;A fractional distillation apparatus comprising a distillation column and a plurality of trays arranged in multiple stages therein; 상기 트레이의 내부에는 발열부가 상면이 위치되고 흡열부는 하면에 위치되도록 배열되어 내장되는 열전소자와;A thermoelectric element disposed inside the tray such that an upper surface of the heat generating part is positioned and a heat absorbing part is located at the lower surface of the tray; 상기 열전소자로 전원을 공급하는 +,-단자와;+ And-terminals for supplying power to the thermoelectric element; 상기 트레이의 상면 및 하면 온도를 계측하도록 배설된 상판 및 하판온도계와;An upper plate and a lower plate thermometer disposed to measure the upper and lower temperature of the tray; 상기 +,-단자 및 상,하판온도계와 전기적으로 연결되고 전류공급 및 온도계측을 수행하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 분별증류장치.Fractional distillation apparatus using a thermoelectric element, characterized in that it further comprises a control unit electrically connected to the +,-terminal and the upper, lower plate thermometer and performs the current supply and thermometer side. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 열전소자는 다수개가 직렬연결되어 설치된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 분별증류장치.Fractional distillation apparatus using a thermoelectric element, characterized in that the plurality of thermoelectric elements are connected in series. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 트레이는 그 상면에 테두리를 따라 다수의 흐름방지막이 돌설된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 분별증류장치.The tray is fractionated distillation apparatus using a thermoelectric element, characterized in that a plurality of flow barrier film protruded along the rim on the upper surface. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 트레이는 열전소자와 간섭되지 않으면서 이를 상하로 관통한 다수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 분별증류장치.The tray is a fractional distillation apparatus using a thermoelectric element, characterized in that a plurality of holes penetrated up and down without interfering with the thermoelectric element. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 열전소자는 박막형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 분별증류장치.The thermoelectric element is a fractional distillation apparatus using a thermoelectric element, characterized in that formed in a thin film form.
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