추출증류 (Extractive Distillation)
한 줄 정의: 휘발도 차이가 매우 작거나 공비를 이루는 혼합물에 잘 휘발하지 않는 용매를 첨가하여 성분 간 상대휘발도 차이를 키움으로써 분리를 쉽게 만드는 증류 방법입니다.
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
"부타디엔 정제를 위해 극성 용매를 이용한 추출증류(extractive distillation) 공정을 설계하고, 용매 대 공급물 비율에 따른 순도 변화를 검토하였다."
대표적인 산업 적용 사례를 다룬 예입니다.
"이온성 액체를 추출용매로 활용한 추출증류 공정이 기존 용매 대비 에너지 소비를 절감할 수 있음을 시뮬레이션으로 확인하였다."
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.
주의할 점
용매 투입량과 재순환 설비로 인해 공정 구성이 복잡해지고 초기 투자비가 늘어날 수 있으므로, 단순 증류나 공비증류 대비 경제성을 함께 검토해야 합니다.