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  이성분계 임계압력 구하기
  글쓴이 : 파르데스   고유ID : dynast     날짜 : 19-01-09 01:04     조회 : 47    
안녕하세요.
초산 73 mol%, 물 27mol% 의 이성분계의 임계압력을 구하고자 합니다.
이전 글들과 정보들을 찾아본 결과
1) 먼저 임계온도를 구하고
2) EOS를 통해 임계압력을 구한다고 나와있습니다.

1. 임계온도를 구할 때 궁금한 점이 있습니다.
 Tc, mixture= Σ(yi*Tci)식을 통해 임계온도를 구한다고 하셨는데 yi는 무엇을 기준으로 해야하는지 궁금합니다. yi값은 압력에 따라 x-y선도가 다르게 그려질텐데 어떤 압력에서의 yi값을 기준으로 해야 하는 건가요. 임계압력인가요?

2. 위의 과정이 아니더라도 임계온도는 326도라는 실험 Data를 논문에서 찾긴 했습니다.
문제는 임계압력인데, Pc, mixture = R(Σyi*Zci)*Tc,mix/(Σ(yi*Vci) 식을 쓰려 할 때 다시 yi값을 무엇으로 해야 하는지 막히네요. 만약 326도에서의 yi값이라면, 물은 Tc=374도, 초산은 Tc=320도 이므로 그 중간인 326도는 초산은 임계온도 이상이고 물은 임계온도 이하입니다. 물은 증기압식을 이용해 분압을 구한다 해도, 초산은 모두 Gas상태인데 yi값을 어떻게 구해야 할 지 모르겠네요.

3. yi값을 구한 후에 각 성분의 Zc는 Z=PcVc/RTc 를 이용해서 구하는 것이 맞는지요.

항상 많이 배우고 갑니다.


스테파노 Stefano   19-01-10 13:39
(1) 혼합물의 임계온도
순수 물질이 아닌 혼합물의 임계점을 추정하는 방법의 하나로 몰평균 임계점을 계산하는 방법이 질문에서 인용한 아래의 수식들을 사용하는 방법입니다. 

 Tc, mixture= Σ(yi*Tci)...(1),  Pc, mixture= Σ(yi*Pci)...(2)

(2) 질문에서 <적용성분 농도 yi가 어떤 압력에서의 농도인가?, 임계입력인가?>에 대해 문의하였는데 당연히 그 압력에 해당하므로 임계압력에 해당하지만 yi를 계산하는 방법이 모호하므로 위의 (2)식으로 추정할 수 밖에 없을 것으로 봅니다. 

순수물질과 마찬가지로 임계점에서는 액상과 기상이 구분되지 않는 단일 '임계상'이 존재하는 셈인데 임계점에서는 기상이나 액상에서 정의했던 x와 y는 모두 같은 값으로 수렴해 버리기 때문이지요.  임계점에서는 액상의 농도나 기상의 농도가 같아진다는 것인데 이는 혼합가스의 Bubble Point나 Dew Point가 일치되는 온도와 (시스템)압력이 바로 임계온도와 압력이 됩니다.

(3) 초산 73-물27 m% 액상농도 혼합물의 임계온도가 326도 임을 실험으로 알아냈다고 하면 그 임계점에서 물과 초산의 농도가 바로 기상의 농도와 같아졌을 것이므로 xi 값을 바로 yi값으로 적용하면 될 것으로 봅니다만...  그 데이터 출처에서 관련자료를 함께 찾아 보도록 하세요.

임계점에서는 기상하나만을 가지게 될 것이므로 동일 액상과 같은 농도라고 보고  기상의 수증기 분압이 물의 326도에서 포화증기압과 같다고 보고 추정하면 
Pc estimated = (125 kgf/cm2)/0.27 = 463 kgf/cm2

액상농도가 기상농도와 같다고보고 앞선 (2)식으로 임계압력을 추정하면
Pc estimated = 0.27*218.4 +0.73*57.8 = 103.2  kgf/cm2   

(4) 위의 추정결과 많은 차이를 보입니다. 
초산의 경우 Hydrogen Bond의 경향이 특히 강하여 액상뿐만 아니라 기상에서도 Demer, Trimer로 존재하는 경우가 많아 기-액 평형과 맞지 않는 경향이 큰 것으로 알려져 있습니다. 

실험데이터에서 얻은 임계압력이 궁금합니다.         

(5) Zc의 경우 전통적 방법은 Tr (=T/Tc), Pr(=P/Pc)로부터 일반화되어 있는 Zc Chart를 이용하여 구합니다. 

참조:  https://www.google.co.kr/search?q=generalized+compressibility+chart&newwindow=1&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjCzaWjsuLfAhUKa7wKHWapAhsQ_AUIDigB&biw=1553&bih=789

최신의 혼합물 임계점 추정방법에 관해서는 아래의 자료를 참고해 보세요.
http://path.web.ua.pt/publications/acs.iecr.8b01960.pdf
파르데스 dynast   19-01-18 17:50
임계점을 추정하는 과정이 생각보다 쉽지 않았네요.
일단 다른 업체 자료도 참고하여 보수적으로 산정하였습니다.
자세한 답변 감사드립니다!!
스테파노 Stefano   19-01-18 21:20
해당 농도의 액체혼합물의 모델계산추정치와 실제 실험으로 구해진 임계점은 각각 얼마가 되나요?
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