[화학공학실험] 단증류 결과 레포트
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분야
hwp2. 실 험 이 론
3. 실 험 기 구 및 장 치
4. 실험 방법
5. 실험장치
6. 실험 결과
2성분계를 시료로 하여 단증류를 행하고 단증류의 의의를 이해하고, 실험결과를 Rayleigh의 식으로 계산치와 비교해 본다.
2. 실 험 이 론
단증류라 함은 일정량의 혼합액체를 증류기에 넣고, 열을 가해 비등시켜 발생하는 증기를 냉각 응축하여 적당한 양의 유출액이 생겼을 때 조작을 중지하는 증류방법을 말하며 이것은 미분증류라고도 한다.
단증류는 초기에 일정한 양의 다 성분 물질을 증류장치에 넣은 후 열부하와 환류 랑을 적절히 조절함으로써 원하는 조성의 물질들로 분리하여 내는 공정이다. 넣어진 원료물질은 가열되어 기상이 형성되고, 연속적으로 제거 및 응축된다. 단증류에는 정상상태(steady state)가 존재하지 않으며 초기 원료 물질의 조성은 시간에 따라 변화된다. 결국 탑의 하층부 온도는 상승하고 휘발성이 강한 물질은 탑의 하층부 잔류물에서 점차 줄어든다. 이러한 단증류는 그 양이 너무 작아 연속공정에 적용될 수 없고 분리도가 나쁘기 때문에 실험실에서 사용되거나 다목적 용매들의 회수를 위한 증류공정이나 pilotscale의 운전 등 소규모 공업에서 이용된다.
이 실험에서는 2개의 성분을 하나의 단을 통하여 분리하는 증류 모형으로 증류에 대하여 이해하기 위해 시료는 끓는점이 높은 물질과 낮은 물질 두 가지를 혼합하여 구성한다. rayleigh 식과 비교 검토하기 위해 30wt%, 50wt%의 혼합물로 구분하여 열을 주어 시간에 따라 온도와 밀도를 구한다. 기-액평형의 2성분계를 증류할 때, 일정회 분량의 원액 n0(kgㆍmole)을 단증류하기 시작한 후 어느 순간에 증류기에 남아있는 액체의 몰 수를 n(kgㆍmole)이라 하자. 이때 x와 y를 각각 증기와 액체의 조성이라고 하면 증류기에 남아있는 성분 A의 총 몰수는 다음과 같다.
