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1[화공기사 필기] 21년 1회차

벤젠 40mol%와 톨루엔 60mol%의 혼합물을 100kmol/h의 속도로 정류탑에 비점의 액체상태로 공급하여 증류한다. 유출액 중의 벤젠 농도는 95mol%, 관출액 중의 농도는 5mol% 일 때, 최소 환류비는? (단, 벤젠과 톨루엔의 순성분 증기압은 각각 1016, 405mmHg이다.)

0.63

1.43

2.51

3.42

해설

최소환류비는 약 1.43이다. 벤젠-톨루엔계는 이상용액으로 보아 순성분 증기압비로 비휘발도(상대휘발도)  $\alpha=\dfrac{1016}{405}\approx2.51$ 을 구한다.
비점의 액체(포화액체)로 공급되므로 q=1이고 q-선은 수직선이 되어, 공급조성  $z_F=0.4$ 를 평형관계식  $y^*=\dfrac{\alpha x}{1+(\alpha-1)x}$ 에 대입하면  $y^*=\dfrac{2.51\times0.4}{1+1.51\times0.4}\approx0.626$ 이다.
최소환류비는  $R_m=\dfrac{x_D-y^*}{y^*-z_F}=\dfrac{0.95-0.626}{0.626-0.4}\approx1.43$ 으로 구해진다.

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