성균관대학교 화공양론 기말 과제
- 최초 등록일
- 2015.01.02
- 최종 저작일
- 2014.10
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목차
1. 초 록
2. 서 론
3. 본 론
3.1 공정흐름 조건 설정
3.2 공정흐름도 해석
3.3 각 공정에서의 물질수지
3.4 각 공정에서의 에너지수지
4. 결론
5. 참고문헌
6. 부록
본문내용
1. 초 록
본 문제는 한 회사의 일산화탄소와 수소기체로부터 메탄올의 합성 공정을 에너지 비용 절감을 중심으로 설계하는 문제이다. 에너지 비용을 절감하기 위해서 우리는 먼저 주어진 스팀과 냉각수를 최대한 활용했고 공정을 최소화 했다. 또한, 공정 각각의 온도와 압력에 따른 에너지수지 식을 계산하였고, 물질수지 식으로 전화율에 관한 방정식을 만들어 일정 반응물에 따른 메탄올 생성량을 최대화 하였다. 우리가 처음 목표한 메탄올의 전화율은 0.9 이상으로 설정하였고 이에 따라 식들을 계산하여 최종시안까지 설계하였다.
2. 서 론
이 공정 설계 문제의 목적은 최적의 에너지 사용으로 오염물질은 질소가 섞인 일산화탄소 기체와 수소 기체의 합성으로 매년 21,500톤의 메탄올을 생성하는 것이다.
이 문제의 제시된 조건은 다음과 같다.
1. 생성물은 일산화탄소는 6 mol%의 질소기체를 포함하고 순수한 수소기체이다
2. 반응식은 으로 적정한 촉매를 쓰고 의 온도에서 급속하게 평형에 도달한다.
3. 이하에서는 평형이 도달하지 않는 지점으로 천천히 속도가 감소한다.
4. 의 무한정의 냉각수와 의 값싼 스팀을 이용할 수 있다.
5. 반응기에서 액체는 존재하지 않는다.
6. 공장은 1년 350일, 1일 24시간 가동된다.
<중 략>
4. 결론 및 요약
지금까지의 결과를 요약, 정리하고자 한다. 생성되는 메탄올에 가장 영향을 많이 끼치는 요소는 전화율이다. 따라서 우선적으로 계산한 것은 온도, 압력에 따른 전화율이었다. 최적의 전화율을 구하기 위해 그래프를 그렸고 반응기의 온도와 압력을 각각 200℃,35atm으로 설정하였다. 이 때의 전화율은 0.917이었다. 물질 수가 많이 필요한 1차시안을 보안하기 위해 splitter를 넣기로 결정하였다. 전화율이 0.917일 때 spiltter의 분할율은 0.5였다.
참고 자료
ZHU Ling-feng, 2006. Process conditions for preparing methanol from cornstalk gas. 629-631
M. KUCZYNSKI, W. I. 1986. Reaction Kinetics for the Synthesis of Methanol from CO and H2 on a Copper Catalyst 179-190.
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AMPCO Methanol process basic description. J.Jackson March 2006
Kim Aasberg-Petersen, Charlotte Stub Nielsen, Ib Dybkjær and Jens Perregaard,
Large Scale Methanol Production from Natural Gas,
Haldor Topsoe
Murphy의 화학공정계산