| 초록 |
고압 하의 유체 혼합물 상거동에 관한 연구는 최근 수십년 간의 고압 공정의 발달과 더불어 급속히 발전되어 왔다. 고압 하의 화학반응, 증류, 추출, 흡착, 그리고 크로마토그래피 등 여러 화학공정을 설계하고 최적화 조건을 산출하기 위해서는 상평형 자료의 측정과 상거동의 이해는 반드시 선행되어야 한다. 고압 및 초임계상의 유체는 여러 혼합물의 분리매체로서 다양하고 유리한 특징적 물성 때문에 위와 같은 공정들에 대한 응용에 상당한 장점들을 보여 왔고 따라서 그 분리매체와 분리대상 성분과의 혼합물에 대한 열역학적 물성측정은 매우 중요한 관심 분야이다.최근들어 고압 하의 상평형 측정을 위하여 시료채취 과정이 배재된 시각적 관찰에 의한 상분리 경계 및 임계점을 결정하는 실험 방법이 널리 사용되고 있다[1,2]. 이 방법은 조성을 알고 있는 혼합물을 가변부피 회분조에 투입한 후 실험조건을 변화시키면서 투명창을 통해 직접 상변화를 관찰하여 상분리 경계점를 구하는 방법으로, 복잡한 분석 장치를 필요로 하지 않고, 온도, 압력을 직접 측정하므로 부피 변화에 따른 압력의 변화를 관찰 할 수 있으며, 특히 평형에 외란이 개입될 여지가 없기 때문에 임계 영역에서의 복잡한 상 행태를 직접 관찰 할 수 있는 큰 장점을 지닌다[3].본 연구에서는 가변부피 회분조를 이용하여 CO2와 n-paraffin 이성분계의 상분리 경계를 구성하는 이슬점과 기포점을 각각 측정하고 두 점이 교차하는 지점을 실험적으로 추적함으로써, CO2/n-hexane, /n-heptane, /n-octane, /n-nonane 각각의 이성분계 임계점과 또한 조성에 따른 임계궤적을 구하였다. 그리고 Modified Benedict-Webb-Rubin 상태방정식(MBWR EOS)을 도입하여 이슬점, 기포점을 계산하였고 혼합물의 임계점 조건식과 Peng-Robinson 상태방정식(PR EOS)을 사용하여 이성분계 혼합물의 임계점을 나타내었다.
|
