반응기 설계 예비 Report

소개글

화학공학실험의 촉매반응기 설계실험 예비 Report

목차

□실험목적

□이론

□실험방법

※ 참고문헌 및 사이트

본문내용

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□실험목적
에너지 수요가 급격히 증가하고 유가가 폭등하고 있는 가운데 화석연료를 대체 할 수 있는 에너지원의 개발이 전 세계적으로 큰 이슈가 되고 있다. 이 중 특히, 수소는 다른 신재생에너지들과는 달리 현재 석유를 사용하는 시스템을 직접적으로 대체할 수 있는 동시에 화석연료의 취약점인 온실가스, 이산화탄소 배출이 없어 차세대 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소는 물분해를 통해서 바로 얻을 수 있고, 반응 후 바로 물로 전환된다. 또한 다른 물질로부터 수소를 분해해서 얻는 과정에서도 오염물질의 배출이 적어 흔히 청정에너지라고 불린다.
본 프로젝트에서는 이 메탄의 촉매 분해법을 이용해 실험실 수준에서 가능한 수소 제조 실험을 실시하여, 청정에너지인 수소를 더 효과적으로 얻는 조건을 직접 결정하며 수소 제조의 원리를 이해하도록 하였으며, 반응기의 가장 이상적인
유량 및 온도 등 조업조건을 결정하여 촉매의 활성화가 가장 높은 상태로 하여
최적의 상태를 활용하여 반응기 설계를 시행하는데 그 목적이 있다.


□이론
○설계목적
메탄의 분해에 의해 1000mol/day의 수소 제조를 위한 PBR(Packed Bed Reactor)을 설계하는 데 목적이 있다.
이를 위해 실험을 통해 메탄 분해 반응의 Kinetics를 구하여, 전환율, 반응기 의 부피와 개수 및 필요한 메탄Gas의 양, 압력 등을 정하고, 적절한 촉매를 선정한다.

○반응 메커니즘 및 속도식
○촉매 합침법
미리 성형되어 있는 지지체에 활성물질 용액을 접촉시켜 담지하는
방법으로, 용액과 지지체의 접촉방법에 따라 분무법, 증발건조법, 단순침적법, 흡착법이 있다. 촉매의 제조가 용이하여 공업촉매의 대량제조에 사용되는 방법이다.
활성물질과 지지체의 상호작용 역시 건조과정에서 활성물질의 이동에 영향을 주기 때문에, 상호작용의 세기도 건조조건을 결정 하는데 중요하다.
친화력이 강할수록 활성물질의 이동이 어렵기 때문에 활서물질의 분산상태가 좋

참고 자료

- H. Scott Fogler, 화학반응공학, 아진, 2000, p.72-85
- 홍익대학교 화학교재 편찬위원회, 일반화학, 홍익대학교, 2004, p.697-704, p.715-719
- S.H.S.Zein 외 2인, 2004, "Kinetic studies on catalytic decomposition of methane to hydrogen and carbon over
- Ni/TiO2 catalyst", Ind. Eng. Chem. Res., Vol.43(16), pp.4864-4870.