추출증류 (Extractive Distillation)
쉽게 풀면
어떤 두 물질은 끓는점이 너무 비슷하거나 공비 관계에 있어서 일반 증류로는 잘 구분되지 않습니다. 추출증류는 여기에 잘 증발하지 않는 제3의 용매(추출용매)를 넣어서, 이 용매가 한 성분과는 잘 어울리고 다른 성분과는 덜 어울리게 만들어 두 성분의 휘발성 차이를 인위적으로 벌려주는 방법입니다. 이렇게 하면 원래는 분리가 어려웠던 혼합물도 하나는 위로, 다른 하나는 용매와 함께 아래로 훨씬 쉽게 나뉘게 됩니다.
왜 중요한가
추출증류는 공비증류와 함께 어려운 혼합물을 분리하는 대표적인 방법이며, 용매가 탑 안에서 증발하지 않고 액상으로 계속 존재하기 때문에 공비제 회수 부담이 상대적으로 적어 산업 현장에서 널리 채택됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
대표적인 산업 적용 사례를 다룬 예입니다.
신규 용매를 적용한 연구 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
추출증류탑은 일반적으로 용매를 원료 공급단보다 상부에 별도로 투입하며, 탑 하부에서 나온 용매와 무거운 성분의 혼합물은 별도의 회수탑에서 다시 분리되어 용매가 재순환됩니다. 적절한 추출용매의 선정은 상대휘발도 증가 효과, 선택도, 회수 용이성 등을 종합적으로 고려해 이루어집니다. 추출증류는 공비증류와 달리 첨가하는 용매(추출제)가 새로운 공비점을 만들지 않으면서 특정 성분의 상대휘발도를 선택적으로 변화시켜 분리를 돕는 방식으로, 추출제는 보통 원래 혼합물보다 끓는점이 높아 탑 하부에서 쉽게 회수됩니다. 대표적으로 부타디엔 정제에 NMP나 DMF 같은 극성 용매를 쓰는 공정이 있습니다.
주의할 점
용매 투입량과 재순환 설비로 인해 공정 구성이 복잡해지고 초기 투자비가 늘어날 수 있으므로, 단순 증류나 공비증류 대비 경제성을 함께 검토해야 합니다. 용매 선택도(selectivity)와 용매 대 공급물 비율이 분리 성능을 좌우하므로, 용매량이 부족하면 상대휘발도 개선 효과가 충분히 나타나지 않을 수 있습니다. 용매량을 과도하게 늘리면 회수탑의 부하가 커져 오히려 에너지 비용이 증가할 수 있습니다.