증류탑 실험

소개

화학공학 실험 레폿입니다 많이 다운받으세요~

목차

1. Subject
2. OBJECT
3. Principle
4. PROCEDURE
5. Result & Discussion
6. 결론

본문내용

1. SUBJECT : 증류탑

2. OBJECT

증류탑 실험을 통하여 증류의 기본원리를 습득하며, McCabe-Thiele 법을 이용하여 이론 단수 및 단효율을 계산하여 보고, 최적 환류비를 통해 실제 조업조건을 이해한다.

3. PRINCIPLE

(1)조작선

탑에는 두 부분이 있으므로, 2개의 조작선이 있다. 하나는 정류부에 관한 것이고 다른 하나는 탈거부에 관한 것이다. 정류부에 대한 조작선은

이 식으로 정의된 선의 기울기는 다른 것것들과 마찬가지로 액체흐름의 유량과 증기흐름 유량의 비이다.을 으로 소거하면

공급단 이하의 탑 부분에서 그림 21.6의 제어대상면 II에 대한 물질 수지를 세우면

이것이 탈거부에서의 조작선에 대한 식이다. 마찬가지로, 기울기는 액체유량과 증기유량의 비이다. 을 식 로 소거하여 정리하면

식 는 정류부의 조작선의 기울기는 항상 1보다 작다는 것을 보여준다. 또한 탈거부에서는 에서 보는 바와 같이 기울기가 항상 1보다 크다.

(2)환류비

분별증류탑 해석은 환류비(reflux ratio)라고 하는 양을 사용함으로써 편리해진다. 두 가지 양이 이용된다. 하나는 환류와 탑위 제품의 비이고, 다른 하나는 환류와 증기의 비이다. 두 비가 모두 정류부의 양과 결부되어 있다. 환류비를 식으로 표시하면 아래와 같다.
및
식 의 오른쪽 항의 분자와 분모를 D로 나누면 다음 식과 같이 된다.

이 식은 정류부의 조작선 식이다. 조작선의 기울기는 이다. 식 로부터 를 대입하면 기울기는 와 같다. 이 선의 절편은 이다. 농도 는 설계조건으로 정해지며, 환류비 는 환류와 탑위 제품을 분리할 때 그 유량을 조정하거나 탑위 제품의 유량을 일정하고 놓고, 되끓이개에서 생성된 증기량을 변화시킴으로써 마음대로 조절될 수 있다. 조작선 상단 끝의 한 점은 식 의 을 로 놓아 얻을 수 있다. 즉,

정류부의 조작선은 대각선과 점에서 교차한다.

(3) 최적환류비

환류비가 최소로부터 증가해 가면 단수는 처음에는 빨리 그리고 점점 천천히 감소해 가며, 전환류에서 단수는 최소가 된다. 열교환 장치에 대한 고정비 - 되끓이개 및 응축기 - 는 환류비에 따라 꾸준히 증가한다. 곡선 2 는 처음에는 예리하게 떨어지다가 아주 약하게 최소점을 지남을 보여주고 있다.
또한 곡선 1에서 보는 바와 같이 환류비에 따라 선형으로 올라가는 가열과 냉각 비용도 중요하다. 최적환류비에서 수증기 비용은 고정비와 가열 및 냉각비의 합인 년간 총비용의 약 2/3이다. 총비용은 제일 위의 고선이다. 총비용은 최소환류비 보다 그다지 크지 않은 어느 일정한 환류비 에서 최소 값을 갖는다. 이것이 가장 경제적인 운전 점이며 이 환류비를 최적환류비(optimum reflux ratio)라고 한다.

참고자료

· 단위조작 6TH/ 이화영 외/ 한국 맥그로힐(주)/ 2003/ P.640-650, 660-661
· 단위조작 입문/ 박창호 외/ 지인당/ 2001/ P.206-211
· 화공단위조작 / 서명교 외/ 도서출판 대웅/ 2002 / P.55, 56