공정 모사를 통한 증류탑 설계 실험 결과보고서

소개글

인하대학교 실험보고서

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 실험결과 분석 및 고찰
참고 문헌

본문내용

1. 실험 제목 : 공정 모사를 통한 증류탑 설계
(Process Simulation - Distillation Tower Design)

2. 실험 목적
- UniSim Hysys simulation program의 사용법을 익히고, 주어진 조성의 top & bottom product를 얻기 위한 증류탑 설계 조건을 결정한다.
- McCabe-Thiele method 작도를 수행하여 증류탑의 이상단수를 구해 보고, 그 결과를 공정 모사 결과와 비교한다.

3. 실험 이론
(1) 공비혼합물 (Azeotrope)
공비혼합물은 두 성분 이상의 혼합액과 평형상태에 있는 증기의 성분비가 혼합액의 성분비와 같을 때의 혼합액을 말한다. 즉 공비혼합물 (Azeotrope)은 기체의 조성과 액체의 조성이 동일한 혼합물을 의미하며, 이 경우 계는 공비상태에 있다고 하고, 그 성분비를 공비 조성, 그 용액을 공비혼합물, 그 공비혼합물의 끓는점인 평형온도를 공비점이라고 한다.

<중 략>

IPA와 물의 평형곡선은 앞에서 도식화했던 벤젠과 톨루엔의 평형곡선과 다른 형태를 띠고 있다. 벤젠-톨루엔 평형곡선의 경우에는 위로 볼록한 포물선 형태 하나만을 나타내어 몰분율 0과 1 사이에서 y=x의 그래프와 교점이 없었지만, IPA-물의 경우에는 위로 볼록한 포물선과 아래로 볼록한 포물선 두가지 형태를 나타내어 0과 1 사이에서 y=x의 그래프와 교점을 나타냈다. y=x의 그래프는 IPA의 액상에서 몰분율과 기상에서 몰분율이 같은 지점으로 공비점을 나타내며, 성분비가 변하지 않고 끓기 때문에 일반 증류법으로는 분리하기가 힘들다. 따라서 추출증류, 공비증류, 감압증류를 통해 공비혼합물들을 분리해야만 한다.

<중 략>

본 실험은 UniSim Hysys simulation program을 이용하여 특정 원료공급 조건에서 원하는 벤젠과 톨루엔 생산물을 얻기 위한 증류탑을 설계하고 이상단수를 계산한 후 이 결과값을 McCabe-Thiele Method을 이용한 작도법과 비교해 보는 것이었다. 먼저 실험결과를 살펴보면 프로그램을 사용하여 단수를 계산한 결과 이상단수는 14.684임을 알 수 있었고 직접 McCabe-Thiele Method를 통하여 계산한 결과 13단임을 알 수 있었다.

참고 자료

임계-스케일링/Bancroft-Hand 변환에 의한 3-성분계의 바이노달 예측에 있어서 양친매성 물질 분배계수의 영향, 임경희 외 2인, 화학공학의 이론과 응용 제 8권 1호, 2002
IPA 공비증류공정의 기본설계 시스템 구축에 관한 연구, 송정식, 박상진, 화학공학회지 202, 2000, p.633-638,
Acetone/Methanol계 공비물의 추출증류를 위한 최적 Entrainer 선정, 이준만 외 1인, 2008