[A+ 보고서] 공정모사 결과 보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험결과 분석 및 고찰
5. 참고문헌

본문내용

3. 실험이론
(1) 공비혼합물 (Azeotrope)
공비혼합물(Azeotrope)은 기체의 조성과 액체의 조성이 동일한 혼합물을 말한다. 일반적으로 용액을 증류하면 끓음에 따라 조성이 변하며 끓는점 또한 상승 또는 하강한다. 그러나 특별한 성분비의 액체는 순수액체와 같이 일정한 온도에서 성분비가 변하지 않고 끓는데, 이 때 용액과 증기의 성분비가 같아진다. 이러한 조성의 상태를 공비조성이라고 하고 그 공비혼합물의 끓는점인 평형온도를 공비점이라고 한다. 공비상태는 압력에 의해서 변화하며, 공비점은 성분비와 끓는점과의 관계를 나타내는 끓는점 곡선 상에서 최소값 또는 최대값을 보인다. 그러하여 주로 분별증류의 특별한 예로 설명되는데 특별한 조성에서는 공비혼합물을 형성하므로 완전한 분별증류를 할 수 없다.
분별증류란 다른 두 개 이상의 액체상의 혼합물을 가열하여 끓는점이 낮은 액체가 기체 속에 더 많이 포함되어 있음을 이용하여 분리하는 방법을 분별증류라고 한다. 두 액체의 끓는점 차이를 이용하면 분별증류를 이용하여 분리가 된다. 그러나 공비혼합물의 그래프를 보면 끓는점이 같은 점이 있다. 이 공비혼합물의 공비점에 의해서 분별증류가 불가능하다.
공비혼합물을 분리하는 방법으로는 추출증류, 공비증류, 감압증류 등이 있다. 추출증류는 공비혼합물 중의 한 성분과 친화력이 크고 휘발성이 낮은 물질을 제 3의 물질로 첨가하여 그 성분의 증기 분압을 저하시킨 상태에서 증류하는 방법이다. 공비증류는 한 성분과 공비혼합물을 형성하는 Entrainer를 첨가하여 증류하는 방법이다. 감압증류는 높은 압력에서 끓는점까지 가열하면 분해될 우려가 있는 물질을 증류할 때 사용되는 방법으로, 낮은 압력에서 물질의 끓는점이 내려가는 현상을 이용하는 증류법이다.
(2) 3성분 계 상평형도(Ternary phase diagram)
3성분계 상평형을 나타낼 때 2차원의 그래프로는 나타내기가 힘들다. 그래서 2성분계 그래프에 z축을 더 만들어 3차원 그래프를 많이 사용하고 그 그래프는 왼쪽과 같다. 이는 좀 더 효과적으로 평형상태를 나타내어 준다. 하지만 이러한 3차원 그래프는 각 성분의 관계와 그 값을 읽는데 어려움이 있다. 따라서 3차원 그래프의 정사영 형태인 정삼각형의 좌표계를 이용하여 3성분계의 상평형을 많이 표현한다.

참고자료

· 증류탑 제어시스템에 관한 일반적 고찰-기본 Loop 제어방식을 중심으로」, 이광순, 서강대학교 화학공학과, 2p
· 「TFE/HFP 증류 분리 공정: Aspen 분석」송인호 외 7명, 충남대학교 화학공학과, 2006, 2~3p
· 「공비혼합물을 형성하는 삼성분계의 액-액 평형」, 강춘형, 전남대학교 화학공학과, 1995, 2~4p
· 「IPA 공비증류공정의 기본설계 시스템 구축에 관한 연구」, 송정식 외 1명, 동국대학교 화학공학과, 1~3p
· 「삼성분계 IPA-Water-Entrainer System의 액-액 상평형 연구」, 박상진 외 1명, 동국대학교 화학공학과, 1~3p
· 「삼성분계 액액평형의 임계점 추산방법」, 강춘형, 전남대학교 화학공학과, 1995, 2~3p
· 「단위조작 제 7판」 Warren L. McCabe 외 2명, McGrawHill, 2010. 392~393p, 544~548p, 562~567p, 573p
· 「화학공정설계」 Robin Smith, 이문용 외 1명 공역, McGrawHill, 1999, 359~363p