화공 실험 기체 흡수

소개글

"화공 실험 기체 흡수"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험 방법
4. 결과 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

1. 서론
기체 혼합물로부터 어떤 성분을 분리하는 방법에는 여러 가지가 있지만 충전탑에서 액체에 의한 흡수조작이 가장 널리 이용되고 있다. 본 실험에서는 물에 의한 탄산가스의 흡수 실험을 행하여 물질전달이론과 충전탑 설계의 기본 사항을 이해한다.

2. 이론
그림에 나타낸 충전 흡수탑에서 대상부피에 대한 정상상태 물질 수지는 다음과 같다.

여기서 V는 기상의 몰 유속이고, L은 탑의 같은 지점에서 액상의 몰 유속이다. X와 y는 각각 같은 위치에서 성분 A에 대한 액상과 기상의 조성이다.

식을 다시 정리하면 탑 내 임의의 지점에서 x와y의 관계를 나타내는 다음 식을 얻는다.

위의 식을 기체 흡수에서 조작선 식이라 한다. 기체 혼합물 중의 가용 성분이 흡수되면서 탑 내부를 이동함에 따라 기상 몰유속 V는 감소하고 액상 몰유속 L은 증가한다.
따라서 조작선은 직선이 아닌 곡선 형태를 보이게 된다. 가용 성분을 10%이하 함유하는 기체 혼합물에 대해서는 유량 변화의 영향을 무시하고 보통 평균 유량을 사용하여 설계 한다.

아래의 그림과 같이 단면적이 S인 충전층의 탑 상부로부터 Z의 거리에 높이 dZ인 미소부분에서 기체의 농도가 희박할 경우 흡수 속도 dna는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 a는 충전층 단위 부피당 기-액 접촉면적을 나타내며, Kya는 기상에서 총괄용량계수라 한다. Y*는 조성이 x인 액상과 평형상태에 있는 기상의 조성으로 Henry 상수를 이용하여 구한다.

탑내에서 V,L 및 용량계수가 일정하다고 가정하고 위의 식을 적분하면

적분 값을 무차원으로 전달 단위 수 (Number of transfer units)라 하고 다른 부분은 길이의 차원으로 전달 단위 높이 (Height of a transfer unit)라 한다.

참고 자료

Mccabe L. Warren, Julian C. Smith, Peter Harriott, ‘Unit operations of chemical engineering’ (단위 조작), 이화영, 전해수, 조영일 역, McGraw Hill, 2017, P564-566
네이버 지식 백과, http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1064728&cid=40942&categoryId=32391, “ 기체 흡수”, 2018/11/03