분리 및 정제 증류탑설계

목차

1. Introduction
2. Result
3. Discussion
4. Recommendation
5. Reference

본문내용

Introduction
-증류탑의 원리증류탑은 섞여 있는 액체혼합물을 끓는점 차이에 의해 분리하는 방법인 분별증류의 원리를 이용해 만든 실험장치이다. 예를 들어, 물의 끓는점은 100℃이고 에탄올은 78.1℃로 20℃ 이상 차이가 난다. 두 액체가 섞여 있을 때 이를 가열하면 78.1℃ 근처에서 에탄올이 끓어 기화되지만 물은 거의 기화되지 않는다. 이때 에탄올이 기화되고 있기 때문에 용액 전체의 온도는 크게 올라가지 않는다. 그러다 에탄올이 모두 기화되고 나면 다시 온도가 올라가기 시작해 100℃가 되면 물이 끓게 된다. 78.1℃ 근처에서 나오는 기체를 모으면 에탄올을 얻을 수 있고, 100℃에서는 물을 얻을 수 있다.
증류탑은 이러한 원리를 이용한 것으로 원유의 분리에도 사용되고 있다. 원유에는 석유가스, 가솔린, 나프타, 등유, 경유, 중유, 윤활유 등 끓는점의 범위가 서로 다른 액체들이 섞여있다. 이런 원유를 증류탑 아래에 넣고 가열하면 끓는점 차이에 따라 서로 분리가 된다. 원유를 500℃까지 가열했다고 생각하자. 가열 지점 근처에서는 찌꺼기에 해당하는 아스팔트를 제외한 모든 액체가 기화할 수 있지만, 증류탑 위로 올라갈수록 온도는 점점 떨어지게 된다. 만약 1m 높이에서 380℃ 아래로 온도가 내려간다면 윤활유는 다시 액화되어 밑으로 내려가기 때문에 기체상태의 윤활유는 1m 위에서 존재할 수 없다. 2m 높이에서 350℃, 3m 높이에서 250℃, 4m 높이에서 180℃, 5m 높이에서 140℃, 6m 높이에서 30℃ 아래로 내려간다면, 6m 위에서는 석유가스만 존재하게 되고, 5~6m 사이에서는 가솔린기체가 존재하게 된다. 나프타, 등유, 경유, 중유 등도 마찬가지로 기체가 존재할 수 있는 위치가 정해지게 된다. 즉 증류탑의 각 층마다 온도가 다르기 때문에 고온에서 기화되는 액체는 증류탑의 낮은 위치에서만 얻을 수 있고, 저온에서 기화되는 액체는 증류탑의 높은 위치에서 얻을 수 있다. 각 위치에 관을 연결해 기체를 뽑아내고 다시 액화시키면 원유를 분리해낼 수 있다. 이렇게 액체혼합물을 끓는점 차이에 의해 분리하고자 할 때 증류탑을 사용한다.

참고 자료

여영구 , 최신공정제어공학 , McGraw-Hill Education사
증류탑 설계시 고려 사항 http://m.blog.naver.com/rokmc9378/60192135058