다단식 연속 증류 실험 파이널 레포트

소개

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목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험방법
4. 결과의 정리
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

1. 서론
본 실험에서는 환류 상태에서 이성분계(Methanol-water)의 연속 정류실험을 행하여 McCabe-Thiele법에 의한 이론단수를 구하고 실험결과와 비교한 총괄 단효율을 알아본다. 정류란 환류(reflux)를 사용하는 다단식 증류조작이다.

2. 이론
증류탑에 공급되는 원액의 유속을 F [mol/hr], 그 조성을 XF라 하고, 탑상제품(overhead product)의 유속을 D [mol/hr], 그 조성(메탄올 몰분율)을 XD, reboiler에서 탑하부 생성물로 나가는 유속을 B mol/hr, 그 조성(메탄올 몰분율)을 XB라 하면 정상상태의 경우 다음과 같은 물질수지식이 성립한다.
①
②
탑내 임의의 n단을 떠나는 액상의 유속과 조성을 Ln, Xn이라 하고 n 단으로 들어오는 기상의 유속과 조성을 각각 Vn+1, Yn+1이라 하면 n단에서의 물질수지식은 다음과 같다.
③
④
환류량을 L이라 하면 환류비는
⑤
와 같이 정의되며, 증류탑 내의 상승증기량이 일정하다고 가정하면 위의 물질수지식으로부터 다음과 같은 조작선의 식이 얻어진다.
⑥
전환류란 탑상제품을 빼내지 않는 상태 (D=0)로서 식⑤로부터 RD=∞이다. 그러면 식 ⑥의 조작선은
Yn+1 = Xn 즉, 대각선이 된다. 증류에서의 이론단수는 이상용액인 경우 McCabe-Thiele법을 이용하여 도식적으로 구할 수 있다. X-Y diagram에 평형선도와 조작선을 그리고 이 평형선도와 조작선 사이에 XD에서 XB까지 계단을 작도하여 계단수를 구하면 된다.
따라서 전환류 하에서의 이론단수는 그림(1) 과 같이 대각선과 평형선도 사이에 계단을 작도하여 구한다. 또한 총괄단효율 ŋ0는 실제단수에 대한 이상단수의 비로 정의된다.
⑦ ŋ0=이상단수/실제단수

[이론단수계산 예시]
① 환류비 R=L/(V-L):21/(42-21)=1
(여기서, L은 환류량, V는 증류탑 최상단을 빠져나가는 증기량으로 L=21, V=42인 경우)

참고자료

· 단위조작, 8th, McGraw-Hill Education, Warren L. McCabe
· Wolfram program, McCabe-Thiele Method for Methanol/Water Separation, Script