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상사를 움직여라

(1) 장치 전체

정류 장치에서 전체 물질 수지와 끓는점이 낮은 성분의 물질 수지는 연속 단증류의 수지식

그림 Ⅳ-10 전체 물질 수지

정상 상타의 조건하에서 정류탑 전체에 대한 총괄 물질 수지

(2) 농축부

농축부에서 환류비 과 가 정해지면 단과 단에서 일어나는 조성에 관한 관계식

∴

이므로

- 농축조작선(enriching operating line)의 방정식

그림 Ⅳ-11 농축부 물질 수지

(3) 회수부

회수부에 있어서 물질 수지를 취하면

저비점성분에 관하여는

(1) - 회수조작선(striping operation line)의 방정식

공급단 에서 물질 수지를 취하면

그림 Ⅳ-12 회수부 물질 수지

위에 의하여 로 쓸 수 있기 때문에

공급액 중 액량의 분율을 q라고 하면 위식

(2)

또한 (3)

식(1)에 식(2)를 대입하면

- 회수조작선(stripping operation line)의 방정식

(4) q(원료선)의 방정식

회수조작선의 방정식을 사용하지 않고도 회수조작선을 얻는 간단한 방법
농축선과 회수선과의 교점의 좌표를라 하면 이 점은 양 조작선상에 있기 때문에 농축부 및 회수부에 있어서 액의 조성은 모두 , 증기의 조성은 모두 다
농축부 식 으로부터

(농축부) (4)

회수부 식 에서

(회수부) (5) 그림 Ⅳ-13 농축, 회수조작선 및 q선

식(5)에서 식(4)를 빼면 (6)

식 (6)에 식(2), (3)및 총괄물질수지를 대입하면

위식을 선 또는 원료선의 방정식

는 원료의 가열 상태에 따라 다음과 같이 다섯 개의 경향을 가진다.

원료 가열 상태	q의 값	q선의 경사
① 비점의 액으로 송입될 때		↑
② 비점의 포화증기일 때		←
③ 비점 이하의 액일 때		↗
④ 과열 증기일 때		↙
⑤ 액과 증기가 공존할 때		↖

그림 Ⅳ-14 q선도

(5) 메카베-틸레법에 의한 이론 단수 구하기

① 2성분계의 기-액 평형 도표와 대각선를 그린다.

축을 액상의 조성으로 하고 y축을 기상의 조성으로 하여 정사각형을 그리고 대각선을 긋는다.
기액 평형 관계식에서 기액 평형 조성을 구하고 기-액 평형선을 그린다.

② 농축 조작선 작도

점 를 지나고 절편이 인 직선을 그린다.

③ 선도 작도

점 를 지나고 기울기 인 직선을 그려 농축조작선과 교점을 구한다. 이 점이 농축 및 회수조작선의 교점이다.

④ 회수 조작선 작도

점를 지나고 ③의 교점과 연결하여 회수조작선을 그린다.

⑤ 이론단수의 삼각 작도

점에서부터 시작하여 농축조작선과 평형곡선 사이에서 직각단계를 선을 지날 때까지 작도하고, 그 다음부터는 회수조작서과 평형곡선 사이에서 단계를 인 점을 지날 때까지 작도한다.

⑥ 작도에 의해 얻어진 삼각형위 수가 이론계 단수 S이며, q선을 타고 넘아가는 계단이 최적 급속단이 된다.

⑦ 팀 밑에 비기(또는 재비기), 탑 꼭대기에 전축기가 아닌 분축기를 설치하였을 때는 이를 각각 하나의 단수로 볼 수 있기 때문에 이론단수를 이라 하면 재비기(또는 분축기)만 있을 때는 , 둘 다 있을 때는 가 된다.

⑧ 정류탑의 이론 단수와 실제 단수의 비를 총괄 탑효율한다.

: 이론 단수, : 실제 단수

40mol%의 메탄올 수용액(F)을 연속 증류하여 농축부에서 메탄올 90mol%인 유출액(D)을 얻고, 회수부에서는 10mol%의 메탄올(B)을 얻을려고 한다. 환류비(R)을 0.80으로 하였을 때, 이론 단수는 몇 단인가? 그리고 농축부의 단수와 원료 공급단의 위치를 알아보자.

① 메탄올-물계의 평형선도를 작성한다.

② 문제에서 주어진 조성

③ 농축부 조작선을 그리기 위해 다음 식에서절편을 구한다.

④ 메카베-틸레법에 따라 각각의 조작선을 작성하고 직각 삼각형을 그리면 그림과 같이 된다.

⑤ 결과

이론단수 : 6단
농축부 단수 : 3단
원료 공급단 : 4단째

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큰돌과 작은돌