게시판 > 질답게시판 > 공정 설계하는 과제를 받았는데 한번 봐주시겠어요?

모범생 mbsahg

11-01-14 17:03

위는 공정설계 문제이면 Simulation program으로 Tray와 Reflux ratio를 구하여야 합니다.

(1) 양론문제이면 다음과 같이 구할수 있습니다.

A) 15Ton/hr의 Kmole을 구합니다. 에탄올의 분자량은 46.07 물의 분자량은 18.01 입니다. 조성은 물 95mole% 에탄올 0.05mole%이기때문에 식은 다음과 같습니다. 15000kg = K(46.07*0.05 + 18.01*0.95)로 K값을 구하면 K값은 7.727입니다. 이 값을 Feed되는 조성에 곱해주면 에탄올은 0.05*7.727(kmole) = 38.65kmole 물은 0.95*7.727(kmole)=734.35kmole입니다. 따라서 Feed = 15000kg = 773kmole입니다.

B) F = D + B (where D= top, B= bottom)으로 물질수지식을 세울수 있습니다.

C) Feed에대한 에탄올의 회수율은 99.6mole%일 때 0.95*D =0.05*0.996*F 로 나타낼수있고 정리하면 D = 0.05*0.996*F/0.95 = 40.52 kmole입니다. 따라서 위의 물지수직식 F = D + B이므로 B = F - D = 773 - 40.52 = 732.48kmole입니다.

D) Bottom의 조성은 물에 대한 물질수지식으로 꾸미면 0.95*F = 0.05*D + X*B (Where X = 물의 조성)과 같습니다. 따라서 Bottom의 조성은 물 99.98mole% 에탄올 0.02mole%입니다.

E) 정리하면 Feed =773kmol/hr(물의 조성 95mole%, 에탄올의 조성 0.05mole%), Top = 40.52kmole/hr(물의 조성 5mole%, 에탄올의 조성 95mole%), Bottom = 732.48kmole/hr(물의 조성 99.98mole%, 에탄올의 조성 0.02mole%)입니다.

검산을 하지않아 값을 틀릴수 있습니다.

스테파노 Stefano

11-01-15 14:03

(0) 이곳 게시판의 취지가 따로 있는 것은 아니겠지만 단순히 문제풀이만을 요청하는 것보다 직접 문제풀이에 고민해보고 질문을 하는 것이 실질적인 도움이 됩니다.

(1) 증류탑에서 Feed 조성과 유량이 주어졌고 Distillate제품의 순도와 특정성분의 회수율을 알면 물질수지로부터 Bottom의 유량과 농도는 자연히 정해집니다. 넣은 물건은 모두 나와야 하기 때문입니다. 유량의 단위는 몰 혹은 질량 단위 유량을 사용하여 통일시키면 됩니다.

총괄물질수지: F = D+B, ....................................(1)
i 성분 물질수지: (xFi)*F=(xDi)*D+(xBi)*B ...........(2)

(2) Distillate와 Bottom의 온도와 압력은 Column에서 꺼내고 냉각한 다음, 펌프로 이송할 때의 압력을 나타내고 있는 것으로 보이므로 이 온도와 압력이 바로 Column 운전온도와 압력으로 간주하면 안됩니다.

(3) Column의 운전압력은 Top Distillate의 성분농도에 따른 Bubble Point 온도로부터 구해집니다. 또 이 Bubble Point온도는 운전압력에 관련되어 있기 때문에 Column 압력을 먼저 정해두고 온도를 구하거나 온도를 정해두고 압력을 구해야 합니다. Column Bottom의 압력은 Top압력에다 Column 내부의 기상의 압력손실이 모두 더하여 구합니다.

Column 압력 P일 때의 Distillate의 Bubble Point=> Column Top의 온도 T ...........(3)
Column Bottom의 압력, P,bottom = P + (ΔP,column) ............(4)

(4) Column Condenser에 응축되는 Distillate의 온도는 Top Pressure에서의 Bubble Point이고 응축후 이를 더 냉각시켜 35도로 배출합니다. 제품탱크로 보내기 위해 펌프가 필요하겠지요
Column Bottomd의 온도는 (4)의 Bottom 압력에서 Bottom의 Dew Point인데 이를 배출하면서 더 냉각시켜 35도로 생산하지요. 압력이 높은 이유는 펌프로 배출시켜 제품탱크로 보내기 위함이기 때문이며 그래서 펌프도 필요하겠지요.

(0) 이곳 게시판의 취지가 따로 있는 것은 아니겠지만  단순히 문제풀이만을 요청하는 것보다 직접 문제풀이에 고민해보고 질문을 하는 것이 실질적인 도움이 됩니다.

(1) 증류탑에서 Feed 조성과 유량이 주어졌고 Distillate제품의 순도와 특정성분의 회수율을 알면 물질수지로부터 Bottom의 유량과 농도는 자연히 정해집니다.   넣은 물건은 모두 나와야 하기 때문입니다.  유량의 단위는 몰 혹은 질량 단위 유량을 사용하여 통일시키면 됩니다.

총괄물질수지:  F = D+B, ....................................(1)  
i 성분 물질수지:    (xFi)*F=(xDi)*D+(xBi)*B ...........(2)

(2) Distillate와 Bottom의 온도와 압력은 Column에서 꺼내고 냉각한 다음, 펌프로 이송할 때의 압력을 나타내고 있는 것으로 보이므로 이 온도와 압력이 바로 Column 운전온도와 압력으로 간주하면 안됩니다.

(3) Column의 운전압력은 Top Distillate의 성분농도에 따른 Bubble Point 온도로부터 구해집니다.  또 이 Bubble Point온도는 운전압력에 관련되어 있기 때문에 Column 압력을 먼저 정해두고 온도를 구하거나 온도를 정해두고 압력을 구해야 합니다.   Column Bottom의 압력은 Top압력에다 Column 내부의 기상의 압력손실이 모두 더하여 구합니다.

Column 압력 P일 때의 Distillate의 Bubble Point=> Column Top의 온도 T ...........(3)
Column Bottom의 압력, P,bottom = P + (ΔP,column)  ............(4)

(4) Column Condenser에 응축되는 Distillate의 온도는 Top Pressure에서의 Bubble Point이고 응축후 이를 더 냉각시켜 35도로 배출합니다.   제품탱크로 보내기 위해 펌프가 필요하겠지요
Column Bottomd의 온도는 (4)의 Bottom 압력에서 Bottom의 Dew Point인데 이를 배출하면서 더 냉각시켜 35도로 생산하지요.  압력이 높은 이유는 펌프로 배출시켜 제품탱크로 보내기 위함이기 때문이며 그래서 펌프도 필요하겠지요.

1. Feed Rate : 15 tons/hr

2. Feed Composition : Ethanol 5 mol %, H2O 95 mol %

3. Feed Condition : 15 C, 4.5 kg/cm2 G

4. Product Specification : Ethanol 순도 - 95 mol % 이상, 회수율 99.8 %

5. B/L Condition