기-액평형(단증류)

소개글

기-액평형(단증류)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

CONTENTS ..........................................................................
Ⅰ

List of Tables ......................................................................
Ⅱ

List of Figures .....................................................................
Ⅱ

ABSTRACT ..........................................................................
Ⅲ



1.
INTRODUCTION ..............................................................
1

1.1.
증류의 원리 .................................................................
1


1.1.1.
증류 .................................................................
1


1.1.2.
플래쉬 증류 ......................................................
1


1.1.3.
환류가 있는 연속 증류 ........................................
2


1.1.4.
회분 증류 ..........................................................
2


1.1.5.
단증류 ...............................................................
3

1.2.
실험목적 ....................................................................
4




2.
EXPERIMENT ...................................................................
5

2.1.
실험기구 .....................................................................
5

2.2.
실험방법 .....................................................................
5

2.3.
실험시 주의사항 ............................................................
5




3.
RESULTS ...........................................................................
6

3.1.
Raw data ...................................................................
6

3.2.
Result data ................................................................
6


3.2.1.
혼합 용액의 제조 ..............................................
6


3.2.2.
비중의 측정 ......................................................
7


3.2.3.
혼합 용액의 시간에 따른 온도변화 .................
7


3.2.4.
결과정리 ...........................................................
8


3.2.5.
Discussion .......................................................
9




4.
CONCLUSION



5.
REFERENCES

본문내용

87
1.1440
25
1.0996
23.5
Table 2는 응축액을 받은 시간과 양 및 증류기의 온도를 측정한 값이다. 비중은 냉각된 시료의 무게에서 비커의 무게를 뺀 다음 20cc로 나누었다.
3.2. Result data
3.2.1. 혼합용액의 제조
메탄올은 32g/mol 이고 물은 18g/mol 이므로 800ml에 필요한 양은 다음과 같다.
메탄올의 양 :
물의 양 :
전체 필요한 양이 29.3 이므로 전체로 각각 나눈 뒤 800ml를 곱한다.
800ml중 메탄올의 양 :
800ml중 물의 양 :
3.2.2. 비중의 측정
Table 3. 증류용기와 응축기에서의 시료 채취 무게 구분
증류 용기
응축기
실험 단계
시료 채취 전 비커의 무게(g)
시료 채취 후 비커의 무게(g)
비중
시료 채취 전 비커의 무게(g)
시료 채취 후 비커의 무게(g)
미중
1번째
41.8299
60.2270
0.9199
39.5094
58.6752
0.9583
2번째
40.7051
59.7219
0.9508
34.5820
55.1338
1.0276
3번째
43.0001
62.5466
1.1273
44.2278
63.7444
0.9758
4번째
32.8689
55.7480
1.1440
36.2906
58.2831
1.0996
Table 3은 증류용기와 응축기에서 각각 시료를 채취한 양을 나타내고 있다. 실험 단계1번째는 맨 아래 콕크를 열었을 때이다.
각 시료의 비중을 측정하는 방법은 시료 채취 후 비커의 무게에서 시료 채취 전 비커의 무게를 뺀 다음에 부피인 20ml로 나눠준다.
비중 =
3.2.3. 혼합 용액의 시간에 따른 온도변화
Raw data에서 측정한 값을 토대로 용액의 시간에 따른 온도 변화를 그래프로 나타내면 다음과 같다.
Figure 3. 혼합용액의 시간에 따른 온도변화
Figure 3은 혼합용액, 즉 증류용기의 시간에 따른 온도변화를 나타내고 있다. 1번째 시료채취에서부터 3번째 시료채취 때까지는 완만한 기울기를 보이다가 4번째 시료 채취 때에는 급격한 기울기의 변화를 보여준다.
3.2.4. 결과 정리
Table 4. 결과값 정리
측정값
측정 방법
원료
잔류액
유출액
손실
양
무게 측정
682
503.5
170.4
8.1
조성
표
50
26.1
Table 4는 각 시료들의 무게 측정으로 잔류액과 유출액, 손실량을 알 수 있으며 표를 이용하여 잔류액의 조성을 구한다.
원료의 양과 조성 및 잔류액의 양을 아는 경우 조성 이론값을 구하는 방법은 다음 과 같다.
=0.682, =0.5035, =50
액상과 기상의 wt% 그래프에서 50% 액상중 메탄올을 보면 =0.85라는 것을 알 수 있다.
다시 그래프를 보면서 잔류액의 조성 이론값을 구한다.
=40wt%
따라서 유출액의 평균 조성은
Rawdata에서 측정 온도가 75℃에서 87℃였으므로 메탄올과 물의 평형관계에서 분율은 x가 75℃에서 0.400부터 87℃에서 0.1정도고 y가 75℃에서 0.729부터 87℃에서 0.42정도까지이다.
3.2.5. Discussion
이번 실험은 증류의 개념 중 단증류의 개념을 익히는 실험이었다. 레이라이의 식으로부터 원료의 양과 조성 및 잔류액의 양을 아는 경우에 잔류액과 유출액의 평균 조성값을 wt%로 구하였다. 혼합용액의 비중은 처음 채취 했을 때 0.92에서 1.14까지 점점 높아져 가는 것을 알 수 있었다. 또한 응축물의 경우는 0.96에서 1.10까지 높아져 갔다. 처음에는 혼합 용액의 비중이 응축물의 비중보다 낮았다. 혼합물은 약70℃정도에서부터 끓기 시작하여 응축되었으므로 메탄올이 먼저 기화 되어 냉각기에서 응축 되었을 것이다. 그렇다면 응축물의 비중이 낮아야 하지만 혼합용액에 메탄올이 물보다 더욱 많이 섞여 있으므로 혼합용액의 비중이 응축물의 비중보다 낮았을 것이라 생각된다. 또한 87℃에서는 혼합용액의 비중이 응축물보다 높았다. 그 이유는 혼합용액의 메탄올이 대부분 기화되어 응축물쪽으로 갔을 것이라 생각된다. 따라서 혼합용액에는 물이 많고 응축물에는 메탄올이 많기 때문에 이러한 비중이 측정되었다고 생각된다. Rawdata를 이용한 잔류액과 유출액의 평균 조성에서는 잔류액은 0.4, 유출액은 0.78의 값을 보였다. 측정값과 계산값은 둘다 정확하지 못한 것 같다. 이유는 측정값은 손실액이 있으므로 제대로 데이터가 나오지 않으며 계산값은 그래프를 보고서 계산하였는데 이 또한 눈대중으로 측정하였기 때문에 제대로 된 계산이 되지 않을 수 있다. 그리고 상온까지 채취한 시료들을 냉각시킬 때 증류용기에서 채취한 시료가 증발하지 않도록 막았으나 채취하는 사이에 이미 증발한 양과 시료를 덮는데 까지 쓰이는 시간동안 증발된 양이 있어 데이터에 문제가 된 듯 하다. 또한 상온이라는 것이 일정한 온도가 아니라 계속해서 변하기 때문에 이것도 원인이 될 수 있다.
4. Conclusion
이번 실험은 기-액 평형 실험 중 단증류로서 일정한 압력하에서 혼합용액을 일정한 온도로 증발시키면서 용액과 혼합 증기와의 평형 관계를 알아보도록 하는 실험이었다.
레이라이의 식을 통해서 몇 가지 값들로 다른 값들을 추측해 볼 수 있었다. 혼합용액과 응축물 에서는 비중이 0.9에서 1.14까지 대체적으로 높아지는 것을 볼 수 있었다. 두 번째 응축물의 데이터는 비중이 1.03으로 높게 나왔는데 원인은 콕크조작에 있어서 응축물이 나오는 쪽의 콕크를 잘못 조작하여 이런 값이 나온 것 같다. 실험에서 용액은 70℃에서 끓었으므로 몰%가 1:1이라는 것은 문제가 없었다고 볼 수 있다. 하지만 측정을 하면서 여러 가지 원인으로 인하여 정확한 데이터를 얻을 수 없었다. 비중이 변화 해 가는 것은 설명할 수 있었지만 데이터 값을 이용한 계산값에 있어서 실제 값들과 비교해 보는데 어려움이 있었다. 손실액의 문제와 그래프를 보고서 계산값을 정확히 계산하기란 어려웠다. 또한 실험 조작에서 뜨거운 증류용기에서 나온 시료의 증발은 막을 수 없었던 것 같다.
5. REFERENCES
[1] 이화영 외 2명, “단위조작”, McGraw-Hill Korea, p 633
[2] 전북대 화학공학부, “화학공학실험I”, p 35

키워드

단증류,   기액평형,   기-액평형,   화공실험