[화학공학]PFR 실험

소개글

1. 서론

한 가지 이상의 물질을 화학반응 시켜 원하고자 하는 생성물을 얻기 위해서는 여러 가지 조건들을 만족하는 반응기가 필요하다. 우리는 이번 실험에서 여러 가지 반응기중에 이상 반응기로 여겨지는 것들 중 하나인 관형반응기(Plug Flow Reactor; PFR)에 대해 알아 볼 것인데, 특히 이 실험에서는 관형반응기(PFR)에서 시간에 따른 전화율(반응의 진척도)의 변화, 반응속도상수 k의 온도의존성, 체류시간분포 등의 중점을 두고 실험 하고 결과를 분석 고찰 할 것이다.

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험 장치 및 방법
4. 실험 결과 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

1. 서론

한 가지 이상의 물질을 화학반응 시켜 원하고자 하는 생성물을 얻기 위해서는 여러 가지 조건들을 만족하는 반응기가 필요하다. 우리는 이번 실험에서 여러 가지 반응기중에 이상 반응기로 여겨지는 것들 중 하나인 관형반응기(Plug Flow Reactor; PFR)에 대해 알아 볼 것인데, 특히 이 실험에서는 관형반응기(PFR)에서 시간에 따른 전화율(반응의 진척도)의 변화, 반응속도상수 k의 온도의존성, 체류시간분포 등의 중점을 두고 실험 하고 결과를 분석 고찰 할 것이다.


2. 이론

화학공정에서 연속 이상 반응기의 모델(Model) 중에 대표적인 것을 크게 두 가지로 정하라면, 관형반응기(PFR)와 연속 교반 탱크형 반응기(CSTR)를 정할 것이다. 관형반응기라 함은, 그 생긴 모양이 단순히 관 모양이어서가 아니라, 반응기안에서의 물질의 흐름이 관에서의 흐름과 같은 반응기를 말하는 것이다. 즉, 반응기에 도입된 물질의 흐름이 축 방향 혼합 없이 방사 방향만의 혼합이 일어나며 흐르는 반응기를 나타내는 말이다. 이때 상태(온도, 조성, 유속)는 한 단면에서는 일정하며, 입구로부터의 거리에 따라서는 연속적으로 변하게 된다. 우리는 이제 반응공학 적 측면에서 체류시간 분포, 반응속도, 속도상수를 결정하는 방법을 알아보자. 다음과 같이, 반응차수를 아는 이 성분 반응계를 생각해 본다.

여러 온도에서 반응속도 상수를 구한 후, 가로축을 온도의 역수, 세로축을 ln k로 plot하여 그래프를 그리고, 이때의 직선부분의 기울기로부터 E/k를 절편으로부터 ln Z를 얻을 수 있다. 이로부터 임의 온도에서의 속도상수(k)를 구할 수 있게 된다. 체류시간 분포는, 반응물 도입농도를 어느 순간 펄스 형으로 증가시키고 배출 액에서의 그 농도가 체류시간에 따라 어떻게 변하는지를 관찰하면 알 수 있다. 우리가 실험할 장치는 에틸아세테이트와 수산화나트륨간의 비누화 반응을 전제로 만들어졌다. 이제부터 이 반응에서 1) 체류시간에 따른 전화율의 변화, 2) 반응 속도 상수 k의 온도 의존성, 3) 체류시간의 분포 등에 대해 알아보자.

참고 자료

전남대학교 공과대학 화학공학부 , “화학공학실험1”
임선기, 김상환 공역 , “화학 반응공학”, 희중당, 2000