[부산대 결과보고서] 증류탑 자동제어 시스템 실험

소개

부산대학교 3학년 1학기 화공생명공학실험 결과보고서입니다.

제 스토어에 1학년부터 3학년까지 했던 모든 실험 보고서를 게시해놓았습니다.
실험 과목 모두 A+ 받았으니 믿고 구매하셔도 됩니다 :)

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
2.1 증류
2.1.1 증류 방법
2.1.2 증류의 종류
2.2 증류탑(Distillation Column)
2.2.1 내부 압력에 따른 분류
2.2.2 증류탑의 구조
2.3 공비 혼합물(Azeotrope)
2.3.1 공비
2.3.2 공비 혼합물
2.3.3 공비 혼합물의 분리 방법
2.4 공정제어(피드백 제어)
2.4.1 피드백 제어
2.5 환류 (Reflux)
2.5.1 환류
2.5.2 환류비(Reflux ratio)
2.6 이론단수(Theoretical plate number)
2.6.1 단(Plate)
2.6.2 이론단수

3. 실험 기구 및 시료
3.1 실험 기구
3.1.1 증류탑
3.1.2 비중계(Areometer)
3.2 시료

4. 실험 방법

5. 실험 결과
5.1 시간에 따른 온도 그래프
5.2 순도

6. 결론 및 고찰

7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
- 에탄올과 물의 혼합물을 증류를 통해 분리할 수 있다.
- 증류탑 자동제어 시스템을 활용하여 분리되는 에탄올의 순도를 조절할 수 있다.

2. 실험 이론
2.1 증류
어떤 혼합 용액을 그 끓는점까지 가열하여 발생한 증기를 응축시켜 물질적으로 분리하는 조작으로 두 성분 물질의 끓는점 차이를 이용한다.

2.1.1 증류 방법
끓는점이 낮은 성분 용액과 높은 성분 용액으로 이루어진 혼합용액에서 끓는점이 높은 성분 용액의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 끓는점이 낮은 성분 용액을 증기로 만든 뒤, 이를 응축하여 분리하며 시간이 지남에 따라 플라스크 내부의 액체는 끓는점이 높은 성분 용액의 비율이 증가한다. 이와 같이 액체 혼합물의 각 성분의 휘발도 차이를 이용하여 증발 응축을 조합해서 원액보다 휘발되기 쉬운 부분과 휘발되기 어려운 부분으로 나누는 조작이 증류이다.

2.1.2 증류의 종류
먼저, 단순 증류는 한 종류의 액체만 끓는점 이상으로 끓인 후 냉각시켜 불순물을 제거하여 분리하는 증류법이다. 혼합용액을 단 한 번의 증발-응축 과정을 통해 성분을 분리하는 방법으로 빠르고 저렴하다는 장점이 있지만 분리효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
분별 증류는 두 종류 이상의 액체를 끓는점 차이를 이용해 끓는점이 낮은 것부터 차례대로 분리하는 증류법이다. 증발-응축 과정을 수차례 반복함으로써 분리되는 구성 성분의 순도를 높이기 위해 사용되며 분리효율이 좋으나 시간과 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

참고자료

· “증류(distillation)”. 사이언스올 과학백과사전, accessed Mar 8, 2024, https://www.scienceall.com/brd/board/390/L/menu/317?brdType=R&bbsSn=30255
· “분별증류(fractional distillation)”. 화학백과, 대한화학회, accessed Mar 8, 2024 https://terms.naver.com/entry.naver?cid=62802&docId=5662815&categoryId=62802
· “공비혼합물(azeotrope)”. 사이언스올 과학백과사전, accessed Mar 8, 2024, https://www.scienceall.com/brd/board/390/L/menu/317?brdType=R&bbsSn=124211
· Raymond Chang, John W. Thoman, Jr., PHYSICAL CHEMISTRY for the Chemical Sciences, University Science Books, 2014, p.236-237
· “non-ideal mixtures of liquids”, Chemguide Website, accessed Mar 8, 2024, https://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/nonideal.html
· 화학 공정의 제어성의 구조적 분석에 관한 연구. 서울대학교 공과대학 응용화학부. 이병우, 김윤식, 윤인섭
· “피드백제어(feedback control)”. 사이언스올 과학백과사전, accessed Mar 8, 2024, https://www.scienceall.com/brd/board/390/L/menu/317?brdType=R&bbsSn=32063
· “피드백”, 화학대사전, accessed Mar 8, 2024, https://terms.naver.com/entry.naver?cid=60227&docId=2320044&categoryId=60227
· “What is a Feedback Control System? Types & Advantages”, Instrumentation Tools Website, accessed Mar 8, 2024, https://instrumentationtools.com/feedback-control-system/
· “자동제어계의 요소와 구성”, 대산전기학원, <352D322EC1A6BEEEB0F8C7D02DC0CCB7D02E687770> (dsan.co.kr)
· “비중계(hydrometer/areometer)”, 사이언스올 과학백과사전https://www.scienceall.com/brd/board/390/L/menu/317?brdType=R&bbsSn=41819