분리공정 단이론의 화학공학적 설계입니다. (Aspen-plus를 통해 설계를 진행하였습니다.)

목차

1. Introduction

2. Method

3. Results and Discussion
3.1 Result stream table & Reboiler and condenser duties
3.2 Result Molar flow rate, Vapor & Liquid composition profile, Temperature Profile

4. Conclusion
4.1 Optimal Feed stage
4.2 Consider Efficiency

5. Refference

6. Appendix

본문내용

1. Introduction

다성분의 혼합 용액의 증기의 조성은 원액과 다르게 되어 휘발하기 쉬운 조성이 많이 휘발하게 된다. 이것을 이용하여 액체 혼합물을 각 성분마다 분리하는 것을 증류(Distillation)이라고 한다. 이 방법은 화학공업에서 널리 사용되고 있는 중요한 조작의 하나이다. 옛날부터 증류법은 사용하여 알코올 도수를 높여 주었다. 지금은 석유 정제공장에서 대규모의 연속 공정으로 사용되어 지고 있다.
증류(Distillation)의 경우 2가지 방법이 있다. 첫 번째 방법은, 분리할 액체 혼합물을 끓이고 여기서 생긴 증기가 다시 응축하여 액체(응축물)로 된 다음 다시 증류솥(Still)으로 되돌아가는 일 없이 증기를 만들어내는 방법이다. 두 번째 방법은, 응축물의 일부가 응축기로 다시 흘러가는 도중에 증기와 잘 접촉할 수 있는 조건하에서 증류솥(Still)으로 되돌아가는 방법이다. 우리는 2번 째 방법에 대해서 논하고자한다.
2번 째 방법에 대해서 추가로 5가지 성분에 대해서 생각하고자 한다. 여기서 5성분 혼합물 증류와 마찬가지로 다성분 증류에도 평형단 계산은 물질 및 엔탈피수지와 기액-평형을 이용한다. 물질수지는 탑 전체 또는 단 하나에 대해서 각 성분 별로 쓸 수 있지만, 엔탈피수지는 탑 전체 또는 각 단에 대해서 하나만 쓴다. 성분이 여러 개 있고 평형은 단마다 변하는 온도에 의존하기 때문에, 상평형이 2성분계보다 훨씬 복잡해진다. 2성분 계에서, 온도와 평형은 단마다 다르지만 공비혼합물을 제외하고는 휘발성이 큰 성분은 탑 전체를 통해서 다른 성분보다 휘발성이 크다. 그러나 다성분 혼합물에서는 어떤 한 성분이 탑의 한 부분에서는 휘발성이 평균치보다 크지만 다른 부분에서는 휘발성이 평균치보다 작아 농도 변화 내용이 복잡하게 된다.
이런 변수들을 수치화하기 위해 많은 계산과 방적식의 해를 수렴시키는데 필요한 여러 번의 반복계산이 필요하기 때문에 Aspen-plus를 통해 이 문제를 해결하고자 한다. Aspen-Plus를 통해 5성분계(Ethane, Propane, n-Butane, n-pentane, n-hexane)에서 생산물 (Propane, N-butane)의 높은 순도를 만들고자 한다.

참고 자료

Process Modeling Using Aspen Plus, 2007, Aspen Technology Inc.
Unit operations of chemical engineering, seventh edition, Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott, Mcgraw hill