연속 반응기 종합 레포트

목차

1. 서론
2. 이론
2-1. 반응 속도식의 정의
2-2. Mole balance를 이용한 반응 속도식의 유도
2-3. 반응속도상수
3. 실험방법
4. 결과 및 토론

본문내용

1. 서론

우리는 연속반응기를 통해 전환율을 높이는 방법, 즉 효율을 높이는 방법이 생각해 보는 에 대해 생각해 보았다. 실험한 연속반응기에서 전환율 및 반응속도 상수를 증가시키기 위한 가능한 아이디어를 구체적 계산 근거를 들어 제시해 보았다. 또한, 반응기의 크기와 유속을 변화시킬 수 없다면 전환율을 증가시키기 위한 아이디어를 현실적인 가정을 통해 제시하여 보았다.

2. 이론

2-1. 반응 속도식의 정의

반응속도식 -rA = kCACB ········… (1)

위와 같이 나타내어질 때, 만약 CA = CB 라고 한다면 위 식은 다음과 같은 형태가 된다.

-rA = kCA2 ········… (2)

식 (2)를 일반적인 형태의 식으로 고치면 반응차수가 n인 반응속도식을 가진다.

-rA=kCAn

반응속도 상수는 Tubular reactor를 이용하여 결정 할 수 있다. 즉 2차반응식은 다음과 같이 얻을 수 있다.

PFR

········… (3)

(3)식에 (2)식을 대입하여 적분하면 (4)와 같은 식이 된다.

········… (4)

CSTR
········… (5)

(5)식에 (2)식을 대입 하면 (6)과 같은 식이 된다.

········… (6)

위 (4),(6)식에서 tr VS X/1-X, X/(1-X)2를 plot 하면 기울기가 CA0k인 직선이 된다. CA0를 안다면 k값을 구 할 수 있다.

반응 형태는 NaOH + CH3COOC2H5 → CH3COONa+C2H5OH 이며 등몰 반응이다. NaOH , CH3COOC2H5 각각에 대해서 1차 반응이고 전체로는 2차 반응이다. 실험 시 운전조건은 농도 0.05M를 유지하고 실험한다. 반응은 최종적으로는 반응물의 전환율이 어떤 일정한 값에 도달 했을 때 정상상태에 도달 하였다고 생각한다. 정상 상태의 조건은 반응물의 농도, 유속, 반응기의 부피, 반응온도 등이 있다.

2-2. Mole balance를 이용한 반응 속도식의 유도

CSTR
일반 몰수지
정상상태 이므로, 이고,
반응기 내에서 반응속도의 공간적 변화가 없으므로 이다.
따라서, CSTR에 대한 설계방정식으로 잘 알려진 식을 얻는다.

PFR
일반 몰수지 에서
생성항 이므로
일반 몰수지를 로 나누고 재정리하면
여기서 좌변이 도함수의 정의 와 같은 형태이므로,
가 0에 접근하는 극한을 취하면,
PFR에 대한 미분형 정상상태 몰수지식 을 얻게 된다.

참고 자료

1)Chemical Reaction Engnieering, Octave Levenspiel. 2003. wiley
2)분석화학 (전정판)”, 최규원, 박영사, 1985.
3)화학반응공학 ,김상환 외 1인 공역, 사이텍 미디어, 2000
4)화학공정제어 ,유민수 외 3인 공역, 희중당, 1986