알코올 농축공정의 설계(hysys를 이용)

소개글

알코올 농축공정의 설계(hysys를 이용)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 요약

2. 서론

3. 이론

4. 실험장치

5. 실험방법

6. 실험결과

7. 고찰

8. 결론

9. 참고문헌

10. 건의사항

본문내용

한다.
⑪ Reset ⇒ 현재의 해결책과 견적을 새롭게 한다.
⑫ Converged
⇒ 현재 설계 장치가 제대로 실행되면 뜨고 그렇지 않을 경우 빨간색의
unconverged가 뜬다.
⑬ Specifications
⇒ specified value : 미리 지정된 값을 나타낸다.
current value : 현재의 값을 나타낸다.
wt error : 값에 더해진 오차를 나타낸다.
active, estimate, current의 여부에 따라 아래에 있는 degrees of feedom(자유도) 가 -1이나 1이 되면서 작동하지 않게 된다. (0일 때 작동 가능)
Ovhd Vap Rate : 증류탑에 들어간 스팀이 응축에 의해 생긴 폐수
Reflux Rate : 환유량
Active : 자유도 값이 0이 되어야 계산이 가능하다는 걸 보여주며 Active에서 체 크 하는 것은 계산을 위한 임의의 설정 값이다.
7. 고찰
나에게 HYSYS라는 프로그램은 낯설면서 무척 흥미롭게 느껴졌다. 그래서 첫 번째 실험 때 이 프로그램을 한번 사용해보고 나서 나중에 이번 실험인 알코올 농축공정의 설계 실험은 꼭 내가 하고 싶었다. 처음에는 실험책에 나와있는 과정을 차근차근히 따라 하니 순조롭게 잘 진행되었다. 그런데 CO2_Vent에서 Fig3을 따라 데이터를 작성했는데도 불고하고 나중에 RUN을 클릭했을 때 자료입력의 에러로 unconverged가 converged로 변화가 되지 않는 것이었다. 한참을 해매다 문득 이런 생각이 드는 것이다. 분명 이것은 원료물질이 Input 되는 과정인데 11개의 구성물질 중 왜 에탄올과 물만 들어가도록 설정되어있지? 라는 의문에 뒤에 Workbook에 있는 Compositions 부분을 보니 FromFerm에 Mole Fraction이 소숫점 6째 자리까지 나와있는 것이었다. 이 데이터를 입력하니 소숫점 4째 자리까지 나오는 Fig3의 화면에 에탄올과 물을 제외한 나머지 9가지 물질들의 Mole Fraction이 왜 0으로 나오는지 이해가 갔다. 여기서 흥분된 나머지 빨리 실험을 진행해가는 중 갑자기 컴퓨터가 연산오류로 인해서 작업이 없어져버리는 것이었다. 너무 놀란 마음에 다시 HYSYS 프로그램을 실행하니 자동으로 전에 하던 작업이 저장되어 바로 나타나는 것이었다. 참.. 다행이다고 생각하는 터에 화면에 나온 PFD가 너무 작게 보이는 것이다. 그래서 이게 잘 못 된 것인가? 창을 닫았다가 다시 한번 열어볼까라는 생각이 들어 창을 닫아버렸더니 이번엔 완전 파일이 다 없어져버렸다. PFD가 아주 작에 보일 때 Zoom All이나 (+)로 화면을 확대시키면 되는 것을 그것도 모르고 넘 큰 실수를 해버린 것이다. 다시 차근히 실험을 해나간 끝에 비록 실험시간은 오래 걸렸지만 다른 에러 없이 무사히 원하는 실험을 끝낼 수 있었다. 이번 실험을 계기로 HYSYS의 프로그램에 매력을 많이 느낄 수 있었다.
실험과정에 있어서 각 장치사항들을 기입할 때 최적의 원료물질의 투입량이나 단수결정 등 중요한 데이터 값들이 이미 주어져있었기 때문에 쉽게 실험은 할 수 있었으나 만일 내 스스로가 이 모든 것을 결정해야 한다면, 각각의 물질수지, 질량수지, 에너지수지 등 너무나도 힘들꺼 같다는 생각을 많이 하였다.
또, 이렇게 주어진 값들을 가지고 공장에서 대량생산을 하기 위해 Scale-up을 하여 실제 가동하였을 때의 실제 결과치 값과 공정모사 프로그램인 HYSYS를 이용해 나온 데이터 값의 오차가 얼마나 생기는지 궁금하다. 또 앞의 서론부분에서 언급했던 HYSYS 프로그램의 특징을 보면 단점으로 필요없는 계산을 하는 경우가 있다고 하는데 그것이 구체적으로 어떤 것인가에 대해서도 궁금증이 생긴다.
8. 결론
FromFerm으로부터 들어오는 몰분율(Mole Fraction)과 1stProd로 생산되어서 나가는 분율(Mole Fraction)을 보면 위와 같이 나타난다.
이 결과를 보면 들어오는 물질의 대부분을 차지하는 물의 몰분율은 눈에 크게 뛰게 줄어들었고, CO2는 반응과정에서 완전히 제거되었음을 알 수 있다. 그리고 Ethanol의 경우는 매우 큰 값으로 농축되었고 다른 알코올의 경우 부분적으로 제거되었거나 조금 농축된 값을 나타낸다. 보통 알코올이라고 하면 이 Ethanol을 가리키는데 에탄올은 주정이라고도 하며 술의 주성분이다. 따라서 이 공정은 술을 만들 때 높은 도수의 술을 만들 때 유용한 공정이라 생각되어진다.
이번 실험을 하면서 화학 약품을 이용한 실험이 아니라 컴퓨터를 이용한 공정 제어의 방법이라는 점에서 또 다른 지식을 얻을 수 있었고, 제어와 관련된 분야에 보다 많은 관심을 갖게 되었다. 요즘의 공장에서는 모든 과정이 조정실에서 공정의 자동 제어를 통해 이루어진다. 공정 제어가 단순히 전공과목으로 끝나는 것이 아니라 실제 산업 현장에서 가장 중요한 부문으로 쓰인다는 점이 보다 더 HYSYS에 대해 관심을 갖고 조사한 계기가 된 것 같다.
9. 참고문헌
http://www.kdn-biotech.com/Dist-1.htm
http://www.muhakalc.com/
http://ntsi.go.kr/index.php?m=6163
http://thermo.korea.ac.kr/bbs/view.html?id=742&code=lab&start=0
http://myhome.naver.com/yiruni/hysys.files/frame.htm
http://prosys.korea.ac.kr/~tclee/hysys/manual
[ 화학공학 ] 박동원 저. 동아대학교 출판부
10. 건의사항
이번 실험에 대한 결과보고서를 준비하는 과정에서 HYSYS에 관련된 자료들이 극히 드문 거 같다는 생각을 많이 하였다. 한글로 만들어진 제대로 된 메뉴얼도 없고, 대부분의 검색엔진에서 하이시스(HYSYS)에 대해 치면 실질 우리가 참고할 만한 자료는 한두개 정도 밖에 없는 거 같다. 그래서 우리가 동아대 화학공학과의 명예를 걸고 이 프로그램에 대한 전반적 소개나 사용법 등 이 프로그램을 사용하는 사람들에게 많은 지식을 전해줄 수 있는 자료를 만들어 보는 것은 어떨까요?

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