연속반응기 설계 및 해석

소개

이번실험은 CSTR과 PFR에서 묽은 NaOH와 ethyl acetate의 saponifi cation rection에 대한 전도도를 측정하여 농도와의 관계를 plot 하여 그래프로 반응속도상수k를 알아보는 것을 목적이다.

목차

요약

1. 서론

2. 이론적 배경
2.1) PFR
2.2) CSTR
2.3) 반응장치의 조작법
2.4) 평균체류시간과 생산속도

3. 실험방법
3.1)검량선 작성
3.2)Sample 측정
3.3)sample 만드는 법
3.4)실험장치 작동순서
3.5)시약의 성질 및 위험성 조사

4. 실험 결과 및 토론
4.1)실험 결과
4.2)토론

5.결론
6.참고문헌

본문내용

반응기를 설계하고 조작하는 데에는 화학반응이 진행되는 동안 반응속도를 지배하는 인자가 무엇이고 이들이 상호간에 어떤 관계를 맺고 있는지를 알아야 한다. 이러한 관계를 정량적으로 표현한 것이 반응속도식이다.
실험적으로 화학반응의 속도는 온도, 압력과 반응에 관여하는 화학종들의 농도에 비례한다. 또한, 촉매나 반응억제제가 존재하면 반응속도에 10n 의 변화를 줄 수 있다.
화학반응이 진행되면 반응시간에 따라 반응에 관여하는 화학종들의 농도가 변하므로 계의 성질도 변한다. 시간의 함수로 계의 조성에 관련된 어떤 편리한 성질을 측정하여 반응속도를 구할 수 있다. 이들 성질은 측정하기가 비교적 쉬워야 하고 반응이 진행되는 동안 이들 성질이 많이 변하여 시시각각으로 변하는 계의 조성에 뚜렷한 차이가 있어야 한다. 선택한 성질은 개개 반응에 따라 다르다. 반응속도에 대한 최초의 정량적인 측정으로 1850년 wilhelmy가 설탕용액을 통과한 평면편광의 회전각의 시간에 따른 변화를 측정하여 자당의 반전속도를 측정하였다.

PFR(Plug Flow Reactor)
관형반응기(tublar reaction)는 정상상태에서 운전된다. 흐름은 매우 심한 난류이여서 흐름장(flow field)을 플러그흐름의 형태로 모델화 할 수 있는 계를 생각해보면 반경방향의 농도 변화가 없어지므로 플러그흐름반응기(PFR)로 생각할 수 있다. 반응물은 반응기의 길이를 따라 흐르면서 연속적으로 소비된다.

CSTR (Continuous stirred Tank Reactor)
연속교반탱크반응기(CSTR)는 보통 정상상태에서 조업되면 통산 완전 혼합으로 운전된다. 완전 혼합이 되기 때문에 CSTR은 일반적으로 용기 전체를 통하여 농도, 온도 또는 반응속도의 공간적 변화가 없는 것으로 모델화 한다. 온도 및 농도가 반응 용기내 어느 곳에서나 같기 때문에 배출점에서의 온도와 농도는 탱크 내의 값과 같다.
따라서 배출흐름의 온도와 농도는 반응기 내의 값과 같은 것으로 모델화 한다.

참고자료

· 화학반응공학 Octave Levenspiel, 2000, (주)사이텍 미디어, p40~44,p107~109
· Elements of chemical reaction engineering(third edition) H.Scott Fogler.,PH PTR
· p10~11, p76
· 설수덕 / 화학반응공학 / 대영사 / 초판 / p 141~156 / 1997년9월8일