소개글
"서울 공과대학 화학공학 분별증류 예비보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 개요
1.1. 실험 목표
1.2. 실험 원리
1.3. 기기 원리
2. 시약 및 실험 기구
2.1. 물질
2.2. 실험 기구
2.3. 실험 기기
3. 실험 방법
3.1. 단증류 실험
3.2. 분별증류 실험
4. 결과 및 고찰
4.1. 단증류 결과 및 고찰
4.2. 분별증류 결과 및 고찰
4.3. McCabe-Thiele 해석법 활용
5. 결론
5.1. 실험 목표 달성 여부
5.2. 증류 실험의 기본 원리 이해
5.3. 증류 효율 결정 인자 도출
6. 참고 문헌
본문내용
1. 개요
1.1. 실험 목표
단증류와 분별증류의 차이를 실증해보고, 증류 실험을 통하여 단증류와 분별증류의 기본 원리를 이해하는 것이다. 또한 증류 효율을 결정하는 기본 인자 및 원리를 도출하고, McCabe-Thiel Method 해석법을 활용한다.
단증류는 액과 평형하게 있는 증기를 증류탑 내 또는 탑 상부에서 액화시키지 않고 그대로 응축기에 유도하여 응축시키는 것이다. 반면 분별증류는 증기압 차이에 의해 액체 혼합물을 분리하는 것으로, 2개 이상의 액체 성분을 분별 컬럼을 이용하여 되풀이되는 증발-응축 과정을 거쳐 분리한다. 단증류는 비등점이 서로 가까운 액체를 분리하는 데 효율적이지 않지만, 분별증류는 온도 변화에 따른 상전이구간을 찾아내어 두 액체를 효과적으로 분리할 수 있다.
증류는 액체 혼합물을 각 성분의 휘발도 차이를 이용하여 원하는 성분비로 분리하는 것으로, 대부분의 경우 3가지 이상의 성분으로 이루어진 다성분계에 해당한다. 단증류, 회분증류, 분별증류, 연속증류로 분류할 수 있는데, 분별증류는 분별 컬럼의 높이에 따른 온도 변화를 이용하여 분리 효율을 높이는 방법이다.
McCabe-Thiele 방법은 평형단의 수를 graphical method를 사용하여 결정하는 것으로, 평형선과 조작선을 이용하여 이상단수를 계산한다. 이때 동일한 Section 내에서는 유량의 흐름이 동일하고 열 생성 및 열 손실이 없다고 가정한다. 증류탑에서는 일반적으로 10~15개의 평형단을 구성하여 99% 이상의 순도를 얻을 수 있다.
1.2. 실험 원리
증류는 액체 혼합물을 각 성분의 휘발도 차이를 이용하여 원하는 성분비로 분리하는 조작이다. 증류는 성분 수에 따라 이성분계, 다성분계로 분류할 수 있고, 조작방법에 따라 단증류, 회분증류, 분별증류, 연속증류로 분류할 수 있다.
단증류는 액과 평형하게 있는 증기를 증류탑 내 또는 탑 상부에서 액화하지 않고 그대로 응축기에 유도하여 응축시키는 것이다. 유출액의 조성은 연속적으로 변한다.
분별증류는 분별 증류관의 높이에 따른 온도 변화를 이용한 방법이다. 혼합물의 기화와 액화가 반복되게 하여 분리의 효율을 높이는 방법이다.
연속증류는 단탑이나 충전탑을 사용하여 탑 중간부의 적당한 위치에 원료를 연속적으로 공급하고 탑 정상에서는 끓는점이 낮은 쪽 성분이 풍부한 유출물을, 탑 바닥에서는 끓는점이 높은 쪽 성분이 풍부한 유출물을 각각 연속적으로 추출하는 방법이다.
단효율은 이상단에 대한 실제단의 비율을 말하며, 이는 이상성을 판단하는 척도로 사용된다. Overall stage efficiency는 전체 단효율을 계산하는 방법으로 (이상단의 수)/(실제단의 수)로 구할 수 있다.
McCabe-Thiele 방법은 평형단의 수를 graphical method를 사용하여 결정하는 방법이다. 평형선, 환류비, 조작선 등의 개념을 활용하여 평형단의 수를 결정한다.
1.3. 기기 원리
분별 증류 장치(Fractional Distillation System)는 feed의 가열을 통해 생성된 혼합 증기의 응축과 기화 과정을 여러 번 반복시켜 순도 높은 기체를 얻어낸다. 분별 증류 장치의 분별 컬럼(fractionating column)관의 내부는 여러 단의 유리로 나뉘어 있거나 돌기가 있어 가열에 의해 생성된 증기가 컬럼관의 수많은 단에 부딪쳐 응축될 수 있게 한다. 끓는점이 낮은 물질부터 기화되며 컬럼관에서 응축된 용액은 다시 기화하여 상승하다가 다시 응축되는 과정을 반복하며 최종적으로 분별 컬럼관을 나올 때는 순도 높은 기체가 되며 이 기체를 액화시켜 분리한다.
2. 시약 및 실험 기구
2.1. 물질
분별증류...
참고 자료
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