UNIFAC, UNIQUAC, Joback

공정설계에서 가장 먼저해야할 일은 물성치를 얻는 것!
근데 구조식만 달랑 알고, 다른 물성치가 없다면?
이럴때 지푸라기라도 잡는 심정으로 사용할 수 있는 방법이 바로

Joback   UNIFAC   UNIQUAC
위 방법은 특히 물성을 측정하기 힘든 반응중간체 등의 물성치를 예측할때 유용하다.
공정설계할때 반응 중간체의 물성치들도 꼭 입력해줘야 계산이 진행되거든.

Joback group contribution method

분자구조를 통해 critical property를 계산하고, 그것을 통해 pure component의 물성치를 추정하는 방법.

Joback은 group간의 interaction이 없다고 가정하고, additive contribution 만 사용하였다.
화합물의 분자식으로부터 그 화합물의 원자-Group 개수만 입력하면 다음 10가지의 Properties를 추정할 수 있다.

a. Tfp : 용융온도[K]
b. Tb : 비등온도[K]
c. Tc : 임계온도[K]
d. Pc : 임계압력[bar]
e. Vc : 임계체적[cm3/mol]
f. ΔHºf : 생성열[kJ/mol]
g. ΔGº : Gibbs 에너지[kJ/mol]
h. ΔHv : 증발잠열[kJ/mol]
i. ΔHm : 용융잠열[kJ/mol]
j. CpA, CpB, CpC, CpD : Ideal gas 의 Cp(비열) 다항식 계수들 [J/mol.K]

Pc(임계압력), 환산비등온도(Tbr=Tb/Tc)는 상당히 정확하다.
하지만 Tb(비등온도)의 오차가 크고, 따라서 Tc의 오차도 크다. 특히 Tfp(용융온도)와 Tb(비등온도)는 오차가 심하므로 추정값 쓰지말고 실측한 값을 사용할 것.

즉, 위방법을 쓰려면 구조식으로 다른 물성치를 구하되, normal boiling point는 직접 실험값을 입력해야한다. 하지만 반응 중간체 등의 경우 bp가 170℃라면 그온도까지 가열하기도 전에 분자가 깨져버리므로 측정불가. 그럴때는 진공에서 끓는점을 측정한다음, 구조식으로 부터 Tbr을 측정하고, (Tbr=Tb/Tc 이므로) 거꾸로 Tb를 측정하는 방법을 사용한다.

UNIFAC (Universal Functional Activity Coefficient) 이란?

Joback이 분자구조를 통해 Pure component의 물성치를 추정하는 방법이라면, UNIFAC은 분자구조로부터 mixture의 binary parameter를 추정하는 방법!

PRO/II에서 UNIFAC으로 component fill option을 지정하면, pure component property들은 joback으로 계산하고, binary property들은 UNIFAC으로 계산한다.

구조식을 알고 있으므로 각 기능기들의 종류와 개수를 입력하면 group-group interaction의 합을 계산하여 binary interaction을 예측한다.(NRTL의 binary parameter 예측하는데 UNIFAC Fill option 사용가능)

추정값은 Accuracy가 늘 문제인데, 고온에서는 잘 안맞을 경우가 있으므로 주의.



UNIQUAC (Universal QUAsichemical Activity Coefficient) 이란?

UNIQUAC은 Liquid activity를 base로 하는 thermodynamics로 binary parameter를 따로 필요로 한다. 반면, UNIFAC은 UNIQUAC으로부터 확장된 열역학 모델로써, binary parameter를 분자구조로 부터 계산한다.

(PRO/II UNIFAC manual)
http://www.cadfamily.com/download/chemical/unisim-tutorial/comp.pdf 
http://en.wikipedia.org/wiki/UNIFAC
http://en.wikipedia.org/wiki/UNIQUAC