[인하대 A+ 실험보고서] 화학공학실험 공정모사 결과보고서

소개글

인하대 화학공학과 화학공학실험 보고서입니다.

화학공학실험 학점은 A+를 받았습니다.

결과보고서는 스스로 생각한 내용을 바탕으로 작성하였으므로 실험결과를 분석하고 고찰하는 부분에서는 다소 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 내용 자체를 그대로 받아들이기 보다는 이러한 방향으로 분석 및 고찰을 하였음을 참고하시면 좋을 것 같습니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 이론
(1) 최소단수, 이상단수, 실제단수의 설명과 비교
(2) 상압증류, 가압증류, 감압증류의 설명과 비교

4. 실험결과 분석 및 고찰
(1) 실험 후 과제
(2) 실험 결과 분석, 고찰

본문내용

1. 실험 목적
UniSim Hysys simulation program의 사용방법을 배우고, 어떤 조성을 갖는 탑 상부, 탑 하수에서의 생성물을 얻기 위한 증류탑의 조건을 결계한다 또한 McCabe-Thiele method의 작도법을 사용하여 증류탑의 이상단수를 계산하고, 그 결과를 UniSim Hysys simulation program를 사용한 실제단수와 비교한다

<중 략>

위에서 나타낸 McCcabe-Thiele method에서는 일정몰 넘침을 가정하였을 때, 환류비가 무한하게 커질 경우에는 증류부와 탈거부 OL의 기울기가 1에 수렴하므로 두 OL이 Diagonal line와 동일해지게 된다. 이러한 전환류에서는 McCcabe-Thiele method로는 단의 개수를 계산할 수 없으므로 최소단수를 나타낸다. 반대로 환류비가 감소할 경우에는 단의 개수가 증가하게 된다. 최소 환류비에서는 정류부 또는 탈거부 OL이 EL과 만나면서 필요한 이상단의 수는 최대값을 가진다.
탑의 상부는 Conderser와 연결되어있고, 탑의 하부는 Reboiler와 연결된다. Condenser와 Reboiler는 각각 기체상태의 물질을 액체상태로 응축시키거나 액체상태의 물질을 기체상태로 기화시킨다. 이러한 상 변화를 위해서는 Condenser와 Reboiler에서 에너지를 필요로 한다. Reflux을 하는 양이 많아질수록 Condenser와 Reboiler에서 처리하는 물질의 양이 많아지게 되므로 소비되는 에너지 또한 많아진다. 따라서 환류비가 커질수록 증류탑에서 필요로 하는 에너지 소비량은 증가하고 에너지 효율이 떨어진다.
결론적으로 환류비를 증가할수록 이상단수는 감소하므로 증류탑의 초기 설비비용은 감소하지만 에너지 효율은 떨어지므로 공정을 유지하는 비용이 증가하게 된다. 따라서 실제 공정에서는 이러한 관계를 적절하게 조정하여 경제적으로 가장 이로운 환류비를 찾아야 할 것이다.

참고 자료

McCabe의 단위조작 McCabe 外 2인, McGrawHill, 2017년, p.475~487, p.559~606
물리화학, Atkins 外 1인, OXFORD, 2014년, p.167~170, p.187~188