정류

다이어트 결심

(1) 정류의 원리

액체 혼합물을 증류할 때 발생하는 증기를 이것과 향류로 강하는 증기의 응축액과 접촉시켜 증기의 응축열을 이용하여 다시 저비점성분을 증발시키는 조작을 반복하는 증류
액의 증발에 의한 상호 확산물질 이동조작으로 비점이 비슷한 혼합물의 분리에 특히 효과적
오늘날에는 석유공업, 알코올 공업 등에서 많이 사용
저비점성분이 많은 것이 탑 위로 고비점성분이 많은 것이 탑 밑으로 나오는 것이지만, 석유 공업에서는 한 탑에서 두 종의 혼합물이 유출되는 분류(fractional distillation) 및 두 종 이상이 유출하는 다성분계 정류가 많은데 이 경우에는 필요한 성분은 탑 중간의 적당한 단에서 빼낸다.(이것을 측류라고 한다.)
그림 7는 연속식 정류 장치를 나타냈다. 주요 요소는 증기를 발생시키는 비기(still) 또는 재비기 (reboiler), 증기가 되돌아오는 응축액과 향류접촉을 하게 되어 있는 정류탑(rectifying column) 및 탑의 최상단에서 나온 증기를 모두 응축시키고 응축액을 제품으로 내놓는 응축기(condenser)로 구성

그림Ⅳ- 7 정류의 흐름

공급단(feed plate) : 원료가 공급되는 단, 급송단이라고도 함. 윗단으로 올라갈수록 저비점성분이 많아지며 아랫단으로 내려갈수록 고비점 성분이 많아진다.

(2) 정류 조작

(3) 환류(reflux)

원료는 가열기에서 가열되며, 비점으로 공급하는 것이 보통이며, 저비점성분은 증기로서 탑 꼭대기에서 나와 응축기에서 액상으로 된다. 이를 유출액(distillate)
유출액을 제품으로 하나, 유출액의 전부를 빼내면 탑 내에는 저비점성분이 감소하므로 유출액의 일부를 최상단으로 되돌려 보낸다. 이 조작을 환류(reflux)
환류액은 최상단에서 저비점성분이 가장 풍부하며, 밑단으로 강하하면서 각 단의 액조성을 일정하게 조절하는 역할
각 단상의 과잉 액은 바로 밑단으로 흘러내리는데 이것을 일류(overflow)
환류액의 몰유속 과 유출액의 몰유속의 비를 환류비(reflux ratio)라 하며 로 표시

(4) 정류 장치의 구성

1) 정류탑

정류탑에서 기체와 액체의 접촉과 혼합 및 분리효과를 일으키는 장치로는 여러 가지가 있는 데 크게 나누면 단탑(plate column)과 충전탑(packed column)으로 분류

표 Ⅳ-2 단탑과 충전탑의 비교

정류탑		장점	단점
단 탑	포종탑	대규모의 증류에 알맞다. 처리 능력에 융통성이 있다. 탑 내의 청소가 용이하다. 이론적으로 잘 해명된다.	탑 내의 압력 손실이 크다. 건설 비용이 많이 든다. 정체액(hold-up, 정류탑안의 정류액)이 많다.
단 탑	다공판탑	구조가 간단한데 비해 성 능이 좋다. 건설 비용이 적게 든다.	공판(hole plate)을 막는 용액에는 적당하지 않다. 조작이 미세하고 융통성이 적다.
충전탑		소규모의증류에적당하다. 압력 손실이 적다. 부식에 잘 견딘다. 정체 액량이 적다.	처리량에 융통성이 적다. 편류(channelling)를 일으키기 쉽고, 용액을 균일하게 분포하기가 어렵다.

(a) 포종형 (b) 다공판형 (c) 밸브형

그림 Ⅳ-8 단탑의 단의 구조

(a) 포종탑의 구조 (b) 다공판 단탑의 구조

그림 Ⅳ-9 단탑의 구조

충전탑 : 코크르 괴(cokes), 라시히 링(raschig ring)과 같은 인공 충전물을 채운 것으로서 이 충전물의 표면에서 액과 증기의 접촉이 연속적으로 일어나도록 되어 있다. 액의 유속이 적으면 기-액의 접촉이 나빠지지만 포종탑에서는 액량이 거의 일정하므로 접촉효과가 좋음
증류 조작에서는 상승 증기량에 비해 유출액량이 적은것이 일반적이므로 접촉효과를 고려하면 포종탑을 사용하는 것이 좋음

2) 가열 장치

3) 응축기

어디 끝까지 한 번 해보자