소개글
" 벤젠 톨루엔 증류탑"에 대한 내용입니다.
목차
1. 공정 모사를 통한 증류탑 설계
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론
1.2.1. 최소단수, 이상단수, 실제단수의 설명과 비교
1.2.2. 상압증류, 가압증류, 감압증류의 설명과 비교
1.3. 실험결과 분석 및 고찰
1.3.1. 실험 후 과제
1.3.1.1. McCabe-Thiele Method를 통한 Benzene-Toluene 계의 이상단수 작도
1.3.1.2. IPA-water 계의 분리 Composition이 낮은 이유와 해결방법
1.3.1.3. 환류비 변화에 따른 증류탑의 단수와 에너지 효율의 관계
1.3.2. 실험 결과 분석, 고찰
1.3.2.1. McCabe-Thiele Method와 시뮬레이션 프로그램 비교 고찰
1.3.2.2. 증류탑의 들어가는 Feed의 온도에 변화를 주었을 때 생기는 결과 및 의의
1.3.2.3. Reboiler의 Duty가 증가할 때 탑 상부와 탑 하부의 product 성분 변화 및 탑 내부의 온도 변화에 대한 고찰
2. 참고 문헌
본문내용
1. 공정 모사를 통한 증류탑 설계
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 UniSim Hysys simulation program을 사용하여 벤젠-톨루엔 혼합물을 분리하는 증류탑의 설계 조건을 결정하고, McCabe-Thiele method로 계산한 이상단수와 시뮬레이션 프로그램으로 구한 값을 비교하는 것이다. 구체적으로 UniSim Hysys 프로그램의 사용 방법을 배우고, 탑 상부와 하부에서 원하는 조성의 생성물을 얻을 수 있는 증류탑 조건을 찾는 것이 주요 목표이다.
1.2. 실험 이론
1.2.1. 최소단수, 이상단수, 실제단수의 설명과 비교
최소단수, 이상단수, 실제단수의 설명과 비교는 다음과 같다.
최소단수는 증류탑에서 reflux ratio가 무한대로 증가하면 필요한 이론 단수가 반비례하여 감소하게 되는 최소값을 의미한다. 즉, reflux가 무한대가 되면 탈거부와 정류부의 operating line이 diagonal line과 일치하게 되어 최소단수로 작동할 수 있게 된다.
이상단수는 증류탑 내에서 기체상과 액체상의 조성이 서로 평형을 이룬다는 가정 하에 계산된 이상적인 증류탑의 단수를 나타낸다. 그러나 실제 공정에서는 기체상과 액체상의 조성이 항상 평형을 이루지 않기 때문에 이상단수와 실제단수는 서로 다른 값을 가지게 된다.
실제단수는 이상단수보다 크게 나오는데, 이는 실제 공정에서 각 단을 지나는 증기와 액체의 유량이 일정하지 않기 때문이다. 이상단수와 실제단수 간의 차이를 설명하기 위해 단효율 개념이 도입되며, 일반적으로 총괄단효율, Murphree 단효율, 국부단효율 등이 사용된다. 총괄단효율은 실제단수와 이상단수의 비로 나타내며, Murphree 단효율은 한 단에서의 실제 변화와 평형 변화의 비로 나타낸다. 국부단효율은 증기상과 액체상의 조성 변화에 따른 효율을 나타낸다.
따라서 실제단수는 이상단수보다 크게 나오며, 이는 각 단에서의 기체상과 액체상의 평형 달성 정도에 따라 달라지게 된다.
1.2.2. 상압증류, 가압증류, 감압증류의 설명과 비교
상압증류란 증류탑에서의 압력이 대기압(1atm)으로 상압에서 증류탑을 작동시키는 방법이다. 따라서 액체의 증기압이 대기압과 같다. 즉 상압증류에서는 액체의 비등점이 압력에 따라 변화하지 않고 일정하게 유지된다.
가압증류란 증류탑에서의 압력을 대기압(1atm)보다 높을 때의 증류 방법이다. 압력이 높아질수록 액체의 비등점은 상압에서의 비등점보다 높아지므로 가압증류에서는 상압증류보다 증류가 높은 온도에서 이루어진다. 따라서 가압증류를 이용하면 비교적 높은 끓는점을 갖는 물질의 분리가 가능해진다.
감압증류란 증류탑에서의 압력을 대기압(1atm)보다 낮을 때의 증류 방법이다. 감압증류와는 반대로 상압에서 증류가 일어나는 온도보다 낮은 온도에서 증류가 일어나게 하는 방법이다. 이는 물질의 증기압을 낮추어 분리의 효율을 높이기 위함이다. 즉, 높은 온도에서 증류하기 힘든 열에 약한 물질이나 끓는점이 매우 높은 물질을 감압증류를 통해 분리할 수 있다.
1.3. 실험결과 분석 및 고...
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참고 자료
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Kister, 헨리 Z. (1992 년). 증류 설계 (제 1 판). 맥그로 힐
페리, 로버트 H. & 녹색, 단 W. (1984 년). 페리 화학 공학 핸드북 (6th ed.). 맥그로 힐.
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