(A+만점레포트)[화공생물공학단위조작실험2] 3.다단식연속증류(결과)

소개

화공생물공학실험단위조작실험2 A+ 받은 레포트입니다.
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목차

1. 시약 세부
2. 결과
3. 고찰
4. 참고문헌

본문내용

1. 시약세부
에탄올은 탄소 두 개로 이루어진 알코올의 한 종류인 유기화합물이다. 에탄올은 EtOH로 약칭되기도 하며 무색을 띠고 특유의 알코올 냄새가 난다. 두 개의 탄소 중 한 개는 두 개의 수소와 한 개의 수산화기로 연결된 구조를 가지기 때문에 비슷한 분자량을 갖는 탄화수소들에 비해 녹는점과 끓는 점이 높다. 또한 물 등의 용매에 잘 혼합되며 점도가 낮다는 특징이 있다. 본 실험에서는 용질로 사용되어 증류수로부터 분리한다.

2. 결과
2.1. 실험 과정
본 실험은 연속 증류의 기본 원리와 McCabe-Thiele 법을 이용한 이론단수 계산 방법을 습득하고, 최소 환류비 및 단효율을 통한 실제 조업 조건을 이해하는 실험이다. 실험에 앞서 feed와 reboiler에 넣을 에탄올 수용액을 제조하기 위해 필요한 물과 에탄올의 양을 각각 계산하였다. Feed는 50mol% 에탄올 수용액을, reboiler는 10mol% 에탄올 수용액을 제조하였으며 제조에 사용한 시약의 부피는 표 1과 같다.
다음으로 다단식 증류 장치의 1단부터 7단까지 모두 70~90℃가 유지되도록 가열하였고 가열된 장치는 그림 1과 같다. 이때 90℃가 넘어갈 경우 장치의 작동이 정지하므로 이를 넘기지 않도록 주의해야 한다.

2.2. 실험 결과
2.2.1. 에탄올 수용액의 질량 분율 계산
순수한 에탄올 및 순수한 물과 제조한 feed 용액에서 각각 30ml를 취하여 용액의 질량을 측정하고 밀도를 계산하였다. 비커의 무게를 측정하고 이후 용액이 든 비커의 무게를 측정해 이 값에서 비커의 무게를 빼는 방식으로 용액의 질량을 측정하였다. 또한 실험이 완료된 후 정류부(top)와 탈거부(bottom)에서 취한 용액도 같은 방식으로 측정하였으며, 측정한 값은 표 2와 같다. 이때 에탄올의 분자량은 46.0684g/mol, 물의 분자량은 18.01528g/mol으로 하였다.

참고자료

· 동국대학교 교수진, “화공생물공학 단위조작실험2”, 동국대학교, 2025, pp.22-35.
· Warren L. McCabe 외 2 인, “단위조작” 7th, 맥그로힐에듀케이션, 2017, pp.559-611.
· Wiwut Tanthapanichakoon 외 1인, “Bioethanol Production from Cellulose and Biomass Derived Syngas”, 2012, pp.4-5.
· Hans E. Grethlein 외 1인, “DISTILLATION PROCESS FOR ETHANOL”, United States Patent, 1990, pp.20-23.
· Jin-Lun Wang, “Revision of the distillation theory”, chemical engineering department university of Illinois at Chicago, 1994, pp.267-287.
· 네이버 지식백과(https://terms.naver.com/)
· 검색어: 공비 혼합물
· 검색일자: 2025.04.29.(화)
· https://checalc.com/calc/binary.html : 계단 작도를 위한 프로그램