[화공생물공학단위조작실험2] 다단식 연속증류 실험 결과레포트

소개

동국대학교 화공생물공학단위조작실험2 2024-1 A+ 다단식 연속증류 결과레포트입니다.

목차

1. 결과
1) 실험 결과
(1) 검량선 작성
(2) 용액 조성 계산 – 검량선 사용
(3) 용액 조성 계산 – 보간법 사용
(4) 상대휘발도 계산
(5) 그래프 작도 – 검량선 결과 사용
(6) 그래프 작도 – 보간법 결과 사용

2. 고찰
1) 이론단수와 실제단수의 차이
(1) 응축기(Condenser)와 재비기(Reboiler)
(2) 이상용액과 실제용액
(3) 전환류 조건의 최소 이론단수
(4) Fenske equation와 최적 환류비
(5) 총괄효율(Overall efficiency) 계산
2) 증류탑 설계
(1) 탑의 높이(H)
(2) 탑의 직경(d)

3. 참고 문헌

본문내용

(1) 검량선 작성
20℃ 기준으로 질량 대 퍼센트 농도의 검량선을 그려, 각 흐름의 조성을 계산할 수 있다. 이때 실험에 사용된 에탄올의 순도를 에탄올 수용액 밀도표에서 내삽으로 계산할 수 있다. 20℃에서 에탄올 100 wt% 용액의 상대밀도가 0.78934 g/ml이므로 100 wt%의 에탄올로 가정한다.

정류부와 탈거부에서 얻은 용액의 질량을 위 검량선에 대입하여 에탄올의 조성을 계산할 수 있다. 이때 검량선에 사용된 기준 데이터가 두개이며, 위 그래프는 20℃ 조건에서 용액의 조성을 나타내므로 실제 실험 결과에 적용했을 때 오차가 발생할 수 있다. 따라서 분리된 용액은 온도가 70℃ 이상인 점을 고려하여 검량선과 보간법 두가지 방법으로 조성을 계산한다.

<중 략>

Feed가 기포점에 위치한 포화액체로 q가 1이며, 이때 x = xF = 0.5012 직선으로 원료공급선을 그린다. 환류비 RD = 0.5를 xF, xB, xD가 만족할 때 정류부의 조작선 식은 다음과 같다.

이때 탈거부의 조작선 식에서 정류부 조작선과 원료공급선의 교점에서 탈거부의 조작선이 교차하므로, 점 (xB, xB)과 정류부 조작선과 원료공급선의 교점을 지나는 직선을 구한다.

이를 바탕으로 Mccabe-Thiele 이론단수를 계산하면 아래와 같은 그래프를 얻을 수 있다. 시작점은 점1 (xD, xD) = (0.7947, 0.7947)로 이 점에서 x축에 평행하게 직선을 그었을 때 평형곡선과 만나는 점은 점2 (0.627, 0.7947)이다. 점2에서 y축에 평행하게 직선을 그어 정류부 조작선과 만나는 점은 점3 (0.627, 0.739)이다. 점3에서 x축에 평행하게 직선을 그어 평형곡선과 만나는 점은 점4 (0.551, 0.739)이다. 이 과정을 반복하여 x좌표가 0.5012보다 낮아질 때 정류부 조작선 대신 탈거부 조작선과 만나는 점을 반복해서 구하면 최종적으로 삼각형이 14개가 그려진다.

참고자료

· 화공생물공학과 교수진. (2024). 화공생물공학단위조작실험2. 동국대학교 화공생물공학과. 22-35.
· 이승현, & 이문용. (2007). 분리벽형 증류탑의 구조 설계 및 분리 특성 연구. Korean Chemical Engineering Research, 45(1), 39-45.
· 이주영. (2011). Reformate 분리공정에서의 열복합 증류탑 설계. 한국산학기술학회 논문지, 12(5), 2445-2450.