연속 증류를 이용한 벤젠과 클로로벤젠의 분리

Abstract

다공판 탑(Sieve tray)를 설계, 제작하여 benzene 과 chlorobenzene을 분리하였다. feed 는 benzene 이 42 mole %인 용액을 사용하였으며 상온의 찬 액체상태로 feeding 하였다. design basis 는 overhead product로 benzene 99 mole %, bottom product 로 benzene 1 mole %로 하였다. 시간당 24kg의 feed를 처리하기 위해서 탑경은 10.23cm, 단수는 12단이 필요하며 (overall efficiency 60 % 가정하여 계산함) 실제 조업에서는 10단만을 가지고 조업하였다. Tower 내의 압력은 거의 상압이며 heating은 60 psia steam을 사용하였으며 cooling은 상온의 물을 사용하였다. feed rate의 양이 증가함에 따라 효율은 감소하는 현상을 보였으며 이는 insulation이 불충분 했던 것이 가장 큰 요인으로 생각되며 열 손실이 상당히 큰 것으로 나타난다. reflux ratio가 1.2이하 일때는 design 상의 operating line과 실제 operating line의 차가 심했으며 reflux ratio가 2.0 ~ 4.0 일때 가장 적절한 조업 상태인 것으로 나타났다. reflux ratio가 4.5이상이면 조업이 불가능한 것으로 나타났다. feed plate의 변화는 overhead product와 bottom product의 농도에 변화를 주며 5번 plate, 6번 plate에 feeding 하는 것이 효율이 가장 좋은 것으로 나타났다. 각단의 Murphree 효율은 40 ~ 90 % 정도의 범위에 있는 것으로 나타났으며 그 평균값은 70 % 이었다. 이 각단의 효율을 예측하는 많은 식들 가운데 MacFarland, Sigmund와 Van Winkle의 다음식이 0.3%의 오차로 가장 잘 일치하였다. $E_M = 7.0 (N_{Dg})^{0.14} (N_{sc})^{0.25} (N_{Re})^{0.08}$