[화학공학]기체흡수 실험 결과레포트

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실험주제 : 기체흡수 실험

1. 서론

1) 목적

기체 혼합물로부터 어떤 성분을 분리하는 데는 여러 가지 방법이 있지만 충전탑에서 액체에 의한 흡수조작이 가장 널리 이용되고 있다. 본 실험에서는 물에 의한 탄산가스의 흡수 실험을 행하여 물질전달이론과 충전탑 설계의 기본 사항을 이해한다.

2) 이론

충전 흡수탑에서 대상부피에 대한 물질 수지는 다음과 같다.
총괄수지 : La + V = L + Va (1)
성분 A : Laxa + Vy = Lx + Vaya (2)
여기서 V는 기상의 몰 유량이고, L은 탑의 같은 지점에서 액상의 몰 유량이다. x와 y는 각각 같은 위치에서 L상과 V상의 농도이다. 식(2)를 다시 정리하면 탑 내 임의의 지점에서 x와 y의 관계를 나타내는 다음 식을 얻는다.
(3)
식(3)을 기체 흡수에서 조작선의 식이라 한다. 기체 혼합물에서 가용 성분을 흡수하면 탑 내부를 흘러갈수록 기체 유량 V는 감소하고 액체 흐름 L은 증가한다. 따라서 조작선은 약간 곡선으로 나타난다. 가용성분을 10% 이하 함유하는 기체 혼합물에 대해서는 유량 변화의 영향을 무시하고 보통 평균 유량을 사용하여 설계한다.
단면적이 S인 충전층의 탑 상부로부터 Z의 거리에 높이 dZ인 미소부분에서 기체의 농도가 희박할 경우 흡수속도 dnA[mol/h]는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
기상 : dnA = Vdy = Kya(y-y)SdZ (4)
액상 : dnA = Ldx = Kxa(-)SdZ (5)
a : 충전층 단위 부피당 기-액 접촉면적[m2/m3]
Kya, Kxa : 각각 기상과 액상에서 총괄용량계수[mol/m3‧h]
y : 조성이 x인 액상과 평형상태에 있는 기상의 조성
x…

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