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5조 Simple distillation

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on 10 November 2014

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Transcript of 5조 Simple distillation

최초의 증발기내 초기 액량 moles로부터 단증류 후의 증발기내 액량
Simple distillation
PART2: 실험 이론
단증류는 일정량의 혼합액체를 증류기에 넣고, 열을 가해 비등시켜
발생하는 증기를 냉각 응축하여 적당한 양의 유출액이 생겼을 때 조작을 중지하는 증류방법을 말하며 이것은 미분증류라고도 한다.
PART1: 실험목적
PART3: 실험 기구 및 시약
5조:노영훈, 이찬희, 문성혁, 김수인
PART1: 실험목적
PART2: 실험 이론
PART3: 실험 기구 및 시약
PART4: 실험준비 및 방법
PART5: 실험시 주의사항
PART7: 실험 고찰
PART6: 실험 결과
Simple distillation

실험 결과와 Rayleigh 이론식을 이용해 계산한 결과를 비교해 본다.
단증류 실험에 사용되는 실험도구와 조작법을 익히며, 단증류실험의 시간의 변화에 따른 유출액 조성을 측정하여 회분조작의 단증류 원리를 이해한다.

혼합물 중의 휘발성 물질이 증발함에 따라 증류기에
남아 있는 용액의 양과 조성은 계속 변화하게 된다.

실험 이론

실험 이론

실험 이론

저비점 휘발성분의 액상 조성

어떤 순간에 증류기에 남아있는 액량 ( moles )

증류기에 남아있는 저비점 휘발성분 A의 총 mole수

실험 이론

변수 분리하여 정리하면

만약 액체 중 미량, dn이 증발했다면 증기 중 휘발성분 A의 mole수는 ydn, 즉 이다.

위의 식을 미분하면

이에 따른 액의 조성변화 로부터 까지 적분하면,

Rayleigh식

y 는 플라스크 내에서 증기가 조금도 분축을 일으키지 않는다고 생각하면, x와 평형인 증기조성 우변의 적분항은 x-y곡선이 알려져 있으면 도식적분에 의해 계산된다.
Raoult의 법칙이 성립하는 이상 혼합물인 경우, Rayleigh 식의 간단한 대체식은 상대 휘발도(a)를 이용해서 유도될 수 있다.
기-액 평형과 상대 휘발도 a와의 관계식
이 식을 Rayleigh 식에 대입하여 적분하면 아래의 식을 얻을 수 있다.

그러므로, 위 식을 따라 해석적으로 적분이 가능하다
Relative Volatility(상대휘발도)
액상과 평형에 있는 증기상에 대하여 성분 B에 대한 A성분의 휘발도의 비를 비휘발도라 하며, 다음과 같이 정의 된다.

여기에 Raoult의 법칙을 적용해보면,

일반적으로 상대휘발도가 α>1이 되도록 를 선택하며, 증류에 의한 분리가 용이하다.

기-액 평형과 비휘발도의 관계를 Raoult의 법칙, Dalton의 법칙으로 부터 구하면,

Relative Volatility(상대휘발도)
정리하면,
일정시간 동안 유출되는 량을 D, 평균조성을 av라 하면,

두식을 av 에 대하여 정리하면

y

y

Benzene, Toluene
슬라이닥스(1kw)
온도계
증류 플라스크(1L)
가열기 220W
PART3: 실험 기구 및 시약
삼각 플라스크(500ml)
ABBE굴절게
리비 냉각기(condenser)
PART3: 실험 기구 및 시약
모두 조립한 실험 장치
냉각수 배출
냉각수 주입
1.용액 만들기
50 mol%의 benzene –
toluene 혼합용액을 300cc
조제한다.

Heating mantle에 전원을 넣어 가열과 동시에 냉각기에 냉각수를 보낸다
2.실험장치 조립, 시작
Benzene andToluene의 끓는점 사이 온도를 유지하여 증류시킨다.
3. 응축액을 수집하면서
시간에 따라 유출량과 온도를
기록한다.
4. 원액의 절반정도가 증발되어 유출량
150cc정도가 되면 가열을 중지하고 마지막 5cc를 취하여 굴절률을 측정합니다.
5.증류 플라스크에 남아있는 용액의 온도가 상온에 도달할 때까지 방치한 후 잔액과 유출액량 및 농도를 구한다.
6.Reyleigh 식을 이용하여 잔류액량과 조성으로부터 이론값을 구하고 실험에서 얻을 측정값과 비교한다.
온도계 보정
어는점
A온도계:1℃
B온도계:1℃

끓는점
A온도계: 103℃
B온도계: 102.9℃
PART5: 실험시 주의사항
초기의 정확한 농도의 혼합액을 만들어야 실험하는 과정에 오차를 줄 일 수 있다.

실험 폐기물은 함부로 버리지 않도록 하며, 실험 폐기물 처리 방법에 따라 폐기하도록 한다.

증류 플라스크, 삼각 플라스크는 반드시 건조된 것을 사용한다. ( 혼압액의 농도를 정확하게 하기 위해)

냉각수는 반드시 밑에서 위로 나오게 하여 냉각기에 냉각수가 가득 찰 수 있게 한다.
실험 특성상 화상을 입을 우려가 있으므로 예의주시하며 실험을 행하여야 한다.
PART6: 실험 결과
PART6: 실험 고찰
A
B
PART7: 실험 결과
감사합니다.
굴절률 실험 데이터
1.4945-1.4932=0.004x。
1.4940-1.4932=0.004x₁
∴x。=0.3
∴x₁ =0.175
n。 =261/(78x0.3)+(92x0.7)=2.972
n₁ =127.94(78x0.175)+(92x0.825)=1.428
실험1 벤젠의 몰수
이론값
실험값
(2.972/1.428)=0.7329
(1/2.49-1) (0.3/0.175)+(2.49) (1-0.175/1-0.3)
=0.7708
오차(%)
(0.7329-0.7708/0.7328)x100= 5.17%
실험이 종료된 후에는 항상 실험대 위를 정리하고, 사용한 실험기구를 깨끗이 닦아 놓는다.
벤젠의 조성
(0.6984-0.7115/0.6984)x100= 1.87%
(0.7235-0.7115/0.7235)x100= 1.66%
실험1
실험2
실험3
시간 (min)
유출액량 ( g)
1.4950-1.4932=0.004x。
∴x。=0.425
실험1
1.4945-1.4932=0.004x₁
∴x₁ =0.3
실험2
1.4950-1.4932=0.004x。
∴x。=0.425
실험3
PART4: 실험 준비 및 방법
PART4: 실험 준비 및 방법
PART4: 실험 준비 및 방법
PART4: 실험 준비 및 방법
PART4: 실험 준비 및 방법
실험2 벤젠의 몰수
n。 =261/(78x0.425)+(92x0.575)=3.033
n₁ =132.45(78x0.3)+(92x0.7)=1.5085
실험3 벤젠의 몰수
n。 =261/(78x0.425)+(92x0.575)=3.033
n₁ =130.73(78x0.3)+(92x0.7)=1.4889
(3.033/1.5085)=0.6984
(1/2.49-1) (0.425/0.3)+(2.49) (1-0.3/1-0.45)
=0.7235
∴x₁ =0.3
1.4945-1.4932=0.004x₁
(3.033/1.4889)=0.7115
(1/2.49-1) (0.425/0.3)+(2.49) (1-0.3/1-0.45)
=0.7235
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