[공정실험] 증류(distillation)
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- 목차
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1. 실험 목적
2. 실험 이론
2.1 증류(distillation)
2.2 증류방법과 종류
2.3.1 정류장치의 구조
2.3.2 물질수지, 에너지수지
2.4 환류비(reflux ratio)
2.5 증류탑의 단수 계산(calculation of the number of plates)
2.6 최소 환류비, 무한 환류비, 최적 환류비
2.7 Gas Chromatography
3. 실험결과 및 결과
3.1 GC Calibration
3.2 물질수지
3.3 이론단수 (McCabe-Thiele)
3.3.1 V-L Eqlibrium (antoin eq)
3.3.2 조작선 방정식
3.3.3 단수계산(McCabe-Thiele)
3.3.4 단수계산2(Fenske equation)
3.4 Hysys 공정모사
3.4.1 결과분석 및 실제 실험과 비교
3.4.2 컬럼단수에 따른 T, mole fraction 분석
3.4.3 Hysys의 조작선방정식 및 이론단수
3.4.4 최적환류비
3.5 Lab View 그래프 분석
4. 토의
- 본문내용
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위 식을 사용하여 원료선의 방정식(원료 공급액의 조작선)을 얻을 수 있다.
(20)
모든 조작선의 교점은 이 선위에 있으며, 위치는 단지 xf와 q에 의존한다. 이 원료선이 두 점을 통과하는 것은 그림에 의해 쉽게 결정된다.;
(a) 원료선의 x=xf에서의 대각선 교차는 식(11)에서 y에 대해 x를 대입하여 설명할 수 있다.
(b) 원료선 x축의 절편은 식(11)에 y=0을 넣어주면 xf/q라는 것을 알 수 있다.
원료선을 그린 후 정류선과의 교점 S는 탈거선을 그리기 위해 두 번째 점으로 주어진다.
▶ 이상적인 단의 수(이론 계단수)구하기
정류부에서의 농축 조작선과 탈거부에서의 회수 조작선, 원료 공급액 조작선을 이용하여 다음과 같은 순서로 이론적 단수를 계산한다.
① x-y 도표에 대각선(x=y)을 그린다.
② 농축부에서의 조작선을 그리기 위해서 점 D (xD, yD)를 지나고 절편이인 직선을 그린다.
③ 원료 공급단의 조작선 즉, 원료선을 그리기 위해서 점 F (xF , yF)를 지나고 기울기가인 직선을 그린다. 그 다음 ②에서 그린 농축부의 조작선과의 교점을 구한다. 이때 두 직선이 만나는 교점은 농축부의 조작선과 회수부의 조작선이 만나는 교점이기도 하다.
④ 점 W (xW , yW)와 원료선과 농축부의 조작선의 교점을 연결하면 회수부의 조작선을 얻을 수 있다.
⑤ 점 D에서 부터 시작하여 평형 곡선을 향해 x축에 평행하게 직선을 긋는다. 평형곡선과 만나는 점에서 다시 조작선을 향해 y축에 평행하게 직선을 그어 조작선과 만나는 점을 구한다.
⑥ ⑤의 과정을 점 W (xW , yW)를 지날때 까지 계속 반복한다.
⑦ x-y도표에 작도한 삼각형의 갯수가 이론단수가 된다. 이 때 원료선을 지나는 단이 최적 공급단이 된다.
⑧ 탑 하부에 재비기(reboiler)가 있고, 상부에 응축기(condenser)가 설치되어 있을 때, 각각을 하나의 단수로 볼 수 있으므로 이론적 단수를 N이라고 하면 재비기 혹은 응축기 둘 중에서 하나만 있을 때는 N=이론단수-1, 둘 다 있을 때는 N=이론단수-2가 된다.
- 참고문헌
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① McCabe, “Unit Operation of Chemical Engineering”, McGraw Hill,2002,pp634-665
② www. cheric.org
③ J.M.Smith, “Introducing to Chemical Engineering Thermodynamics”, McGraw Hill, 2005, pp360363
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