[컬투쇼UCC1차] [최우수상] 비밀병기8호-조용상
그림과 같은 증류 공정에서 정상 상태로 공정이 이루어질 때 벤젠과 톨루엔의 양을 구하여라.
정상 상태의 공정이므로 축적량은 0이다.
벤젠 수지 : 500kg/h = 400kg/h ＋ 배출량(
)
= 100kg/h
톨루엔 수지 = 500kg/h = 450kg/h ＋ 배출량(
)
= 50kg/h
※ 검산 : 총괄 물질 수지 = 톨루엔 배출량 ＋ 벤젠 배출량
1,000kg/h = (450kg/h ＋ 50kg/h) ＋ (100kg/h ＋ 400kg/h)
∴ 1,000kg/h = 1,000kg/h
물질량 기준으로 벤젠 30%, 톨루엔 70%인 원료를 100kmol/h로 증류탑에 도입하여 연속 증류한다. 탑 위 생성물의 조성은 벤젠 95%, 탑 밑 생성물의 조성은 톨루엔 90%로 할 때 각 흐름의 유량과 벤젠의 회수율을 구하여라.
계산 기준을 100kmol/h로 하고 증류탑 공정을 간단히 나타내면 다음 그림과 같다.
여기서 n은 시간당 증류탑을 출입하는 물질량이다. 이 공정은 물리적 공정이므로 이 공정에 관하여 물질량 수지를 쓰면 다음과 같다.
총괄 물질량 수지 : 
①
성분 물질량 수지 : 벤젠 수지 
②
톨루엔 수지 
③
식 ①을 
로 이항하여 식 ②에 대입하면
④
의 값을 ①식에 대입하면
벤젠의 회수율은 다음과 같이 구한다.
20%의 황산 100L에 50% 황산을 혼합하여 30% 황산을 만들려고 한다. 필요한 황산의 양을 얼마인가?
황산 혼합기의 공정은 다음과 같다.
총괄 물질 수지
①
성분 물질 수지
황산 수지 
②
물 수지 
③
식 ①을 식②에 대입하면
= 50L
의 값을 식 ①에 대입하면
= 150L
여기서 30% 황산 150L을 만들기 위해 50% 황산 50L가 필요함을 알 수 있다.
A통에는 30% 메탄올을 함유하는 수용액 500kg이 들어 있고 B통에는 70% 메탄올을 함유하는 수용액 200kg이 들어 있다. A, B 2통의 수용액을 혼합하면 최종 용액의 질량과 조성은 어떻게 되겠는가?
메탄올 수용액의 혼합 공정을 그림으로 나타내면,
① 총괄 물질 수지
도입량(A＋B) = 배출량(P)
(500 ＋ 200)kg = 700kg
∴ 최종 용액 = 700kg ①
② 성분 물질 수지
ｉ) 메탄올 :
(30% 메탄올 수용액 중의 메탄올 량) ＋ (70% 메탄올 수용액 중의 메탄올량) =
(최종 용액 중의 메탄올량)
ⅱ) 물 :
(30% 메탄올 수용액 중의 물의 양) ＋ (70% 메탄올 수용액 중의 물의 양)
= (최종 용액 중의 물의 량)
최종 용액의 질량 및 조성은
최종 용액의 질량 : 700kg
메탄올의 양 : 
물의 양 : 
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