물질전달 레포트 - Separation of methanol/water mixture by a rigorous equilibrium-stage method

목차

0. Abstract

1. Design Problem

2. Introduction

3. Results and discussion
3.1. the molar concentration of the bottoms

3.2. the minimum value of
a)The reflux ratio L/V
b)The reflux ratio L/D

3.3. The minimum number of stages and actual stages if the overall plate efficiency is 55%

3.4. For the above reflux ratio, the feed location, condenser and reboiler duty

3.5. Which safety issues should be taken into account?

3.6. How can you improve the distillation efficiency ? (for example, increase/decrease the feed flow rate, etc)

4. Conclusion

5. Appendix

본문내용

이번 설계는 Aspen을 이용하여 다양한 조건에서의 흡수탑의 공정모사를 해보고 결과 data를 분석하여 효율성을 높이는 법을 익히고자 하는 것이다.
이 공정에서는 Methanol과 Water가 섞인 차가운 액체 (q>1) Feed를 증류하여 끓는점 차이를 이용, 원하는 물질인 Mathanol 99%를 얻고자 한다. 우리는 문제에서 주어진 NRTL을 사용하였는데, 이 방정식은 두 가지 이상의 혼합물을 분리할 때 유용한 방법이다. 이번 설계는 Radfrac으로 하였다. Radfrac은 엄격한(rigorous) 분별(분류)를 하는 분류기로, single column에 대하여 엄격한 rating과 디자인 계산을 수행할 수 있다.
초기에 Hand calculation 할 당시 문제에서 주어진 q값(=1.12)을 참고하여 Dist에서의 끓는점을 구하려 했으나 매 온도 마다 비열 값이 다르고, 미지수가 두 개이며(상온 값과 Mathanol의 값), Aspen에서 값을 넣을 때 Feed만 주어져도 돌릴 수 있기 때문에 상온 값을 25℃로 가정하였다. 그리고 Feed에서의 몰분율을 총괄 물질수지식을 이용하여 0.579를 얻었다. 그리고 나머지 조건으로 1atm을 기준, Methanol 14.46kg/h와 Water 10.44kg/h으로 공정을 하였다. 문제에서 주어진 두 액체의 끓는점의 차이가 크기 때문에, 공비 혼합물이 아님으로 용매제를 넣지 않아도 공정에서 높은 효율 (>90%)을 얻을 수 있었다. Feed stage를 DSTWU에서 얻어진 단수에 설치하여 공정을 진행하였을 때, 가장 높은 효율을 갖게 되었다. 이번 설계의 목적은 Dist의 원료가 99%이상을 유지하는 것이기 때문에 우리는 단수를 늘리는 방법을 사용하였고, 일정 단수 이상이 되었을 때 오르는 효율의 폭이 0에 수렴한다는 사실을 알게 되었다. 따라서 단수에 따른 가격 및 효율성을 고려하여 21단으로 설정하였다.

참고 자료

Google, “Radfrac”,
http://aspenstuffbox.blogspot.com/
Google, “공정안정성”,
file:///C:/Users/bori7/Desktop/%EA%B0%95%EC%9D%98%EC%95%88(%EA%B3%B5%EC%A
0%95%EC%9C%84%ED%97%98%EC%84%B1%ED%8F%89%EA%B0%80).pdf
water methaol diagram
https://web.njit.edu/~barat/ChE496_Spring2011/MeOH_H2O_Txy.xls