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물-메탄올계 증류탑

목 차제 1 장. 서 론제1절. 설계배경 및 필요성····································· 2제2절. 증류탑 설계 팀 ·········································· 3제3절. 증류 플랜트의 기본적인 설계 조건 ·················· 4제 2 장. 증류플랜트 설계제1절. 물질수지 ················································· 5제2절. 증류탑의 높이 및 탑 직경 계산 ···················· 14제3절. 응축기, 재비기, 공급액 가열기의 열전달면적 계산 ···························································· 16제4절. 배관의 크기 계산 ······································ 23제5절. 펌프의 동력 계산 ······································ 26제6절. PFD 작성 ··············································· 32제7절. P&ID 작성 ·············································· 32제 3 장. 결론 및 고찰제 1 장. 서 론제1절. 설계배경 및 필요성1. 플랜트 설계과목 배경화공장치 및 설계 과목의 전체적인 학습의 이해와 그 동안 공부했던 화공설계관련 과목의 지식을 이용하여 4~5명으로 팀을 이루어 증류플랜트를 설계해본다. 이번 설계에 필요한 기존의 기초 및 전공지식은 화공열역학, 유체유동, 화공양론, 열 및 물질전달, 화공수치해석, 반응공학, 공정제어 과목에서 배운 내용을 바탕으로 하였다. 이 모든 과목의 지식을 이용해서 이번 증류 플랜트 설계를 해결해나간다. 플랜트는 산업 기계, 공작 기계, 전기 통신 따위의 종합체로서의 생산 시설이나 공장을 뜻한다. 특히 우리가 중점적으로 배우는 화공 플랜트란 화공의 지식을 이용한 공정설계 및 제어 설계를소개팀원의 주요임무xxx : 설계 구상 및 자료 수집, 문서화 작업xxx : 계산 및 프레젠테이션 담당, 설계도 작업xxx : 공정, 제어 계산xxx : 자료 검토 및 수정조인원간 조직력을 최대한 효율적, 효과적으로 활용하여 팀 구성원 모두가 이번 설계를 통하여 화공설계에 대한 지식을 습득하였다.. 팀 구성원은 xxx, xxx, xxx, xxx 4명으로 구성되어 있으며, 조장을 따로 두어 부담을 주지 않고, 최대한 공평하게 부분별 과제를 나누어 해결하였다. 매주 수업시간에 있을 프레젠테이션 발표에 대해서는 발표주의 상황에 맞게 가장 알맞은 발표자를 선정하였다. 매주 최소 1회 이상 모임을 통하여 해당 주의 세부적인 구상안과 분담파트를 나누었으며, 다른 팀들과도 정보교류를 하여서 수정할 부분과 나아가야할 방향을 잡았다.세부적인 분담은 해당 주 모임시간에 정할것이지만, 전체적인 분담은 아래의 표와 같이 하였다.2. 설계 기간 동안의 팀 규칙☞ 팀 설계 향상과 조화를 위하여 우리는 개인으로나 조직으로서 다음의 규칙 들이 개정되거나 폐지될 때까지 준수하기로 동의한다.1. 우리는 존중과 친절로 서로를 대한다.2. 우리는 합의에 의해 팀 결정을 내리는데 동의한다.3. 우리는 팀의 논의 사항을 팀 구성원이 기밀사항으로 요청하지 않는한팀 외부와 공유를 할 수 있다.4. 개인적인 사정으로 모임에 불참 할 경우, 반드시 사전에 조원들에게 연락을 취하며, 해당주의 자료를 넘긴다.5. 우리는 도서관 공동학습실에서 매주 화요일 12시에 열리는 모임에참석하는 것에 동의한다. (단, 해당주의 상황에 따라 조절이 가능하다.)1주차 : 전체적인 플랜 및 세부 사항 결정2주차 : 물질수지 계산3주차 : 증류탑의 탑높이4주차 : 증류탑의 탑경5주차 : 응기축,재비기,공급액6주차 : 배관의 크기, 펌프의 동력 계산7주차 : PFD 작성 , P&ID 작성8주차 : 도면 작업 제출3. 증류 플랜트 설계를 위한 기간 중 세부 계획제 3절. 증류 플랜트의 기본적인 설계 조건1. 설계조건1. 폐 메탄올 비열kcal/㎏·℃0.5991.0밀도㎏/㎥7921000점도㎏/m·hr0.591.0증발열kcal/㎏2635393. 물질수지 계산증류플랜트에서는 각각의 위치에 따른 조성의 변화가 있으므로 우선 물질의 조성을 한눈에 파악할 수 있는 물질수지표를 만들어야한다. 위의 간단한 공정도에 나온 F,D,W의 조성은 아래의 표와 같고 조건의 조성에 나온 %는 부피%이므로 질량%로 변환을 시켜줄 필요가 있다.※초기 조건의 조성F50vol%의 메탄올 수용액 1,000ℓ/hrD메탄올 98vol% 이상의 유출액W메탄올 2vol% 이하의 관출액※ 위의 조건은 부피유량, 부피%이므로 질량유량, 질량%로 변환을 시켜줄 필요가 있다.① F의 질량 유량[kg/hr]F = (1000ℓ) × (500ℓ/1000ℓ) × (0.792kg/ℓ) : MeOH +(1000ℓ) × (500ℓ/1000ℓ) × (1.0kg/ℓ) : H2O= 396kg/hr : Meoh + 500kg/hr : H2O = 896[kg/hr]② D의 중량조성 (계산기준 : 100ℓ 기준)MeOH 질량 = (100ℓ) × (0.98) × (0.792kg/ℓ) = 77.6kgH2O 질량 = (100ℓ) × (0.02) × (1.0kg/ℓ) = 2kgMeOH wt.% = (메탄올/전체) = (77.6kg/79.6kg) = 0.975 = 97.5%H2O wt.% = 전체 wt.% - MeOH wt.% = 100-97.5 = 2.5%③ W의 중량조성 (계산기준 : 100ℓ 기준)MeOH 질량 = (100ℓ) × (0.02) × (0.792kg/ℓ) = 1.58kgH2O 질량 = (100ℓ) × (0.98) × (1.0kg/ℓ) = 98kgMeOH wt.% = (메탄올/전체) = (1.58kg/99.58kg) = 0.016 = 1.6%H2O wt.% = 전체 wt.% - MeOH wt.% = 100-1.6 = 98.4%④ D와 W의 질량유량[kg/hr]총괄수지F = D + W = 896 ------------------------ (1)메탄올서서히 가열되어 첫 증기기포가 형성되는 온도를 주어진 압력에서 그 액체의 기포점(bubble point)이라 한다. 유사하게, 기체-증기 혼합물이 일정압력에서 서서히 냉각될 때 첫 액체 액적이 형성되는 온도를 주어진 압력에서 그 기체의 이슬점(dew point)이라 한다. 임의의 성분 혼합물에 대한 기포점과 이슬점의 계산은 비교적 복잡하다. 그러나 액체상이 이상용액(모든 조성이 Raoult법칙을 따르는 용액)과 같이 거동하면 그 계산은 비교적 간단하다. 몰 분율,,...를 알고 있는 몇 개 성분인 A,B,C...를 포함하는 한 이상액체용액(Raoult법칙을 따르는 용액)을 가졌다고 하자. 그 혼합물이 일정 압력 P에서 그 기포점 T까지 가열되었다면, 미소량의 열 추가는 증기기포 형성을 유발한다. 이 기포가 액체와 평형되어 있고, 그 용액이 이상적이라 가상했기 때문에 그 성분들의 분압을 Raoult법칙 식으로 주어진다.P =P(T) +P(T)기포점 온도는 T의 값이 이 방정식을 만족시킴을 이용해서 시행오차법(trial-and-error method)의로 계산할 수도 있다. 여기서 필요한 것은 Antoine식, 또는 증기압도표와 같은 P(T)에 대한 일련의 관계이다. T를 한번 알면 증기상 조성은 식로부터 각 성분의 분압을 산출하고, 그리고 y=와 같이 각 증기상 몰 분율을 결정해서 쉽게 정할 수 있다.우리는 1기압에서 메탄올 0.31, 물 0.69이므로 우리가 구하고자 하는 물-메탄올 혼합용액의 온도를 f(T)라고 하면,f(T) =0.31P(T) + 0.69P(T) - 760mmHg = 0위의 식을 이용하여 함수식 f(T)가 0을 만족하는 끓는 점 T를 계산기법 중 시행 오차법을 사용하여 T의 값이 83.7℃라는 것을 알아내었다.공급 혼합용액의 온도 = 83.7℃T(℃)P*메탄올P*물xy1atm-P64.5752.590183.4541.0130191.003143065767.426187.6120.9871920.996838070929.530233.7710.7563380.위의 공정도에 나타난 기호에 대한 수치를 한눈에 보기 편하게 도표로 나타내야할 필요성이 있다. 앞선 물질수지표에서 구한 값들은 다시 계산하지 않고 그래도 넣었으며, 구하지 못한 값인 농축부 액량, 농축부 증기량, 환류비, 최소 환류비, 회수부 액량, 회수부 증기량은 ①~⑦ 숫자를 넣어 아래에 여러 공식을 이용하여 풀었다. (숫자는 계산순서와 상관이 없음)기호기호 설명단위수치F공급액량㎏-mole/hr40.2(물질수지표)L농축부 액량㎏-mole/hr①V농축부 증기량㎏-mole/hr②D유출량㎏-mole/hr12.7(물질수지표)R환류비 = L/D-③Rm최소 환류비-④L`회수부 액량㎏-mole/hr⑤V`회수부 증기량㎏-mole/hr⑥W관출액량mol 분율27.5(물질수지표)유출액 농도mol 분율0.95(물질수지표)관출액 농도mol 분율0.01(물질수지표)공급액 농도mol 분율0.31(물질수지표)q선과 평형선 교점의 x좌표mol 분율0.31(물질수지표)q선과 평형선 교점의 y좌표mol 분율0.626(X-Y선도이용)q공급액의 액중 비율-⑦→ 최소 환류비 Rm(④) 구하기환류비 = R/D로써 정류탑의 설계 및 운전에 있어서 가장 중요한 인자이다. 환류비를 크게 해주면 제품의 순도가 높아지나, 가열량, 냉각기가 커져야 하고 탑경도 커지므로 통상적으로 1~1-범위에서 3~5정도의 값을 채택한다. 그러기 위해서는 우선 최소 환류비를 구해야하는데 최소 환류비의 공식은 다음과 같다.== 1.025, Rm = 1.025Rm = 1.025→ 환류비(③) 구하기이렇게 최소 환류비가 구해지면 통상적인 범위를 정해주는데 우리는 최소환류비에 3배를 해주어서 환류비를 구하였다.환류비 R = 3.1R = Rm × 3 = 1.025 × 3 = 3.1 , 환류비 R = 3.1→ 농축부 액량(①)구하기환류비까지 구해지면 R = L/D의 식을 이용하여 L값을 구한다.L = R × D이므로 3.1 × 12.7 = 39.37[㎏-mole/hr] 가 나오게 된다.농축부 액량 L = 39.37[㎏-mole/hr료는 0

공학/기술| 2009.12.28| 36페이지| 5,000원| 조회(1,127)

증류탑, 물-메탄올, 화공설계, 증류 플랜트

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나노기술의 응용(NT-BT) 평가C아쉬워요

암세포만 정확히 골라 죽인다.2004170016 반준엽Contents6. 나노의 미래4. 현대의학의 암치료법2.NT(Nano Technology)1. 나노란 무엇인가5. 나노기술을 이용한 암치료법3. 암이란?1. 나노란 무엇인가나노의 어원 NANO : 그리스어로 아주 작다는 것을 뜻한다. 1나노미터(nm)는 10억분의 1m이다. 머리카락 두께의 1/50,000에 해당하는 크기2. NT(Nano Technology)21C 과학 기술의 방향 IT (Information Technology) – 정보 기술 BT (Bio Technology) – 생명 공학 NT (Nano Technology) – 나노 기술 20C 초 현대과학에 이르러 원자의 크기에 익숙해짐 분광학을 통해서 각 원자의 전자결합상태를 이해, 원자의 모형 제시 IT, BT 의 발전과 함께 NT가 발전 IT-NT 혹은 BT-NT 응용 발전3.암세포정상세포 사람의 신체는 약 60조개의 세포(cell)로 구성 자체 조절 기능에 의해 분열하고 성장 수명이 다하거나 손상되면 스스로 사멸 전반적인 수의 균형을 유지4. 현대의학의 암치료암세포 외부영향에 의한 정산 세포의 돌연변이 비정상세포들의 반란 암세포의 덩어리화4. 현대 의학의 암 치료법암(癌)은 현대의학이 정복하지 못한 대표적 난치병 상당 부분 치료가 가능하지만 여전히 많은 문제 암 치료제의 부작용 항암치료제의 경우 정상세포까지 파괴 항암치료중 정상세포인 백혈구 파괴 백혈구 수치 감소 – 다른 병원균 감염4. 현대의학의 암 치료법빈혈은 통증 우울 구토 등의 증상 유발 정상 생활에 어려움이 큼 방사선을 이용한 치료 마찬가지 특정 암세포만을 치료할수 있는 정확도가 요구됨5. 나노기술을 이용한 암 치료법현대 치료법의 가장 큰 숙제인 암세포 정밀공격 암세포를 파괴하여야한다. 정상세포는 파괴하지 않아야 한다. 항체의 공격을 피해야한다. 기타 부작용이 없어야한다.5. 나노기술을 이용한 암 치료법나노 벌레(Nano Warm)미국 샌디에이고 캘리포니아대학의 화학자 마이클 세일러가 개발 산화철(iron-oxide)입자로 이루어진 기다란 띠형태 몸속에 살고있는 기생충모양으로 면역세포의 공격을 피할수 있음 내부에 항암약물이 주입되어 있음 암세포에만 잘 붙는 단백질로 코딩 과잉투입된 나노벌레는 자연스레 몸 밖으로 배출5. 나노기술을 이용한 암 치료법스마트 드러그(Smart Drug)과거 1,2세대 항암제는 정상세포도 공격 – 부작용 발생 3세대 항암제 스마트 드러그는 정밀유도무기처럼 세포 사이에 숨어있는 암세포만 정확히 골라 공격 암세포에 영양분을 제공하는 경로 차단 종양은 주변의 혈관을 침범하거나 새로운 혈관을 형성 영양분을 받는데 스마트 드러그는 이런 혈관의 내피세포도 억제 시킨다. 인체면역시스템 메커니즘을 응용한 스마트드러그 암세포 표면 단백질을 항원으로 인식하게 하는 항체개발5. 나노기술을 이용한 암 치료법로봇알약암세포를 골라 죽이는 나노 로봇의 대안 나노 단위의 로봇이 인체에 삽입 – 암세포에 약물 분사 현재의 기술로 컨트롤이 어렵고, 지나친 고가 로봇형태의 알약 (지름:11mm, 길이:26mm) 상단부에 약물 하단부에 펌프, 배터리, 무선송수신, 칩 소화기관을 따라 이동 목표지점에 도달하면 내부의 초소형 마이크로프로세서가 펌프를 작동시켜 약물 분사6. 나노의 미래나노기술의 미래는 아무도 모른다. 물리 화학 생물 전지전자공학 재료공학 기계공학등등 모든 분야에 연계 공통분모를 끄집어 내기가 쉽지는 않다. 나노기술발전을 긍정적으로 바라보는 시야가 있는가하면 부정적 시야도 있다. 어느 분야에 있건 나노기술의 발젼은 그 분야의 기술을 발전시킨다. 미국 : 2000년부터 21C 3대 기술(IT,BT,NT) 선정 그해 43억불 지출, 해마다 증가 일본 : 2001년부터 나노기술에 25%예상 증가 유럽 : 독일, 영국, 프랑스, 스위스를 중심으로 나노입자및 나노구조소재에 2억불 투자 한국 : 과학기술부 중심으로 다양한 나노기술과제 운영, 나노팹센터와 특화팹센터 설립6. 나노의 미래1987년 작품 이너스페이스처럼 사람이 직접타고 인체를 들어가는건 아니지만 무인 나노치료선이 상용화가 되는것도 아주 먼 미래의 일은 아니라고 본다.감사합니다.도서 : 나노 미시세계가 거시세계를 바꾼다. (살림출판사, 이영희 저) 인터넷 : http://www.nanoedu.re.kr 나노소재기술개발사업단 http://tech.sbc.or.kr 중소기업진흥공단 테크타임즈 http://www.research.philips.com 필립스 http://economy.hankooki.com 서울경제참고문헌{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2008.12.09| 15페이지| 1,000원| 조회(416)

나노, 응용, 나노기술, NANO, 암치료

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