단증류

『Simple Distilation』 1. 목적 단증류 실험장치를 사용하여 장치의 조작법과 이성분계의 단증류 실험을 행하여 유출액 조성을 시간의 변화에 따라 측정하여 회분조작으로서 단증류의 원리를 이해하고 실험결과와 Rayleigh 식에 따라 의해 계산한 계산값과 비교해 본다. 2. 이론 증류(distillation) - 액체에서 기체로 전환되고, 다시 액체로 재응축 되는 과정을 말한다. - 서로 다른 끓는점을 이용하여 둘 이상의 액체를 분리할 때 이용된다. - 일정량의 혼합물을 증류기에 넣고, 열을 가해 비등시켜 발생하는 증기를 응축기로 냉각시켜 유출액을 얻는 단증류(또는 미분증류)와, 끓는점이 유사한 액체 혼합물을 분리하는데 효과적으로 사용할 수 있는 분별증류의 방법이 있다. Rayleigh 식 - 단증류를 시작한 후의 어떤 순간에 증류기 내의 액량을 W[kg-mol], 저비점 성분의 몰분율을 x라 하면 증류기 내에는 (W)(x)의 저비점 성분이 있게 된다. 이 때 액과 평형상태에 있는 증기 중의 저비점 성분의 양은 (y)(dW)이며, 증류기 내에 남은 액량은 (W-dW) [kg-mol]이며, 이것의 몰분율은 (x-dx)가 되므로 증류기 내에 남은 저비점 성분의 양은 (W-dW)(x-dx)[kg-mol]이 된다. 따라서 총괄 물질수지식은 식 (1)과 같다. (W)(x) = (y)(dW)+(W-dW)(x-dx) (1) 식 (1)에서 2차 미분항을 무시하고 정리하면 식 (2)와 같이 나타낼 수 있다. (2) 최초의 증발기내 액량 W1으로부터 단증류 후의 증발기내 액량 , 이에 따른 액의 조성변화 으로부터 까지 적분하면 식 (3)과 같다 (3) 식 (3)을 Rayleigh 식이라 한다. 여기서 원료에 대한 유출액량의 비를 유출률 β라 하면 식 (4)와 같이 정의된다. (4) 따라서, 식 (3)을 식 (5)와 같이 나타낼 수 있다. (5) 여기서, y는 플라스크 내에서 증기가 조…
여기서,…