예비 촉매 및 반응기 설계 실험 _ 프로판 탈수소화반응

소개

The Reaction of Propane Dehydrogenation using Continuous Differential Reactor.

예비 레포트 입니다~ 이론 & 실험 원리에 중점을 두고 알차게 썼어요.
물론, A+ 받은 레포트구요! 중간중간에 그림자료며 여러가지가 있기 때문에, 많은 도움이 되실거예요.

목차

1. 목적
2. 이론
3. 실험방법
4. 참고문헌

본문내용

1. 목적
이 실험은 연속식 미분 반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt 촉매상에서 프로판의 기상 탈수소화 반응에 대해 이해하는 것에 목적을 둔다.

2. 이론
(1) 탈수소화 반응이란?
탈수소화 반응 또는 수소 이탈 반응은 유기 화합물의 분자 대 또는 분자 사이에서 수소가 이탈하는 반응을 말하고, 산화 반응의 일종이며, 또 수소 첨가의 역반응이다. 좁은 의미로는 서로 이웃하는 탄소 원자에 붙은 수소가 1개씩 이탈해서 탄소 원자 사이에 이중 결합을 생성하는 반응만을 말하는 경우도 있다. 일반적으로 지방족고리 화합물에서 방향족 화합물로의 수소 이탈은 비교적 쉽다. 그 방법으로는 지방족 고리 화합물과 적당한 수소 이탈제 또는 수소 이탈용 촉매를 가열한다. 수소 이탈제로는 황(반응 온도 185~260℃)과 셀렌(반응 온도 320℃ 이상)이 많이 쓰이지만, 그 밖에 클로로아닐, 사아세트산납, 아세트산수은(Ⅱ) 등도 쓰인다. 또 수소 이탈용 촉매로는 백금과 팔라듐이 많이 쓰이는데, 황과 셀렌인 경우에 비해 좋은 결과를 얻는 경우가 많다. 또, 석유 나프타의 촉매 개질에서는 나프텐(시클로파라핀) 탄화수소의 수소 이탈이 주반응으로 일어나 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 저급 방향족 탄화수소가 생성되고, 파라핀의 일부도 수소이탈 고리화해서 방향족화 된다. 이것은 고옥탄값 가솔린 및 석유 화학 공업 원료로서의 방향족 제조에 중요한 반응으로, 공업적으로 주로 백금 알루미나(할로겐 첨가) 촉매가 사용되는 것 외에, 몰리브데나 알루미나 촉매, 크로미아 알루미나 촉매도 사용한다.

◎ 담체란?
그 자체는 촉매 작용을 가지지 않거나 혹은 아주 약한 작용밖에 나타내지 않지만, 촉매의 지지물 또는 희석물이 되는 물질을 말한다. 그 효과는 촉매의 유효 표면적을 증대시키고, 동시에 활성을 크게 하고, 반융 상태가 되는 것을 방지하여 활성부의 미세 구조를 안정화하며, 선택성을 증가시키고 중독 작용에 대해 저항력을 주며, 반응열을 분산해 국부 과열을 방지하는 것 등으로, 조촉매 작용(→촉진작용)을 갖는 경우도 있다. 운반체로 사용되는 것은 규조토, 경석, 활성탄, 실리카겔, 알루미나등이 자주 사용되지만, 금속을 운반체로 하는 촉매도 있다. 운반체가 붙은 촉매는 침지법 또는 공침법으로 만들어지는 경우가 많다. 기체-액체 크로마토그래피의 경우, 고정상이 되는 각종 끓는점이 높은 액체를 유지시키는 데에 사용하는 고체를 말한다. 일반적으로 운반체 자체는 각종 가스, 증기에 대한 흡착능을 가지지 않고, 게다가 표면적이 큰 것이 바람직하다. 따라서 비교적 큰 지름의 작은 구멍이 있는 다공질이 좋다. 보통 30~80매시 정도의 입도의 셀라이트, 규조토, 내화 벽돌 분말 등이 사용된다. 입도가 굵으면 크로마토그래피의 분리 능력이 저하되고, 지나치게 조밀하면 컬럼 중의 압력 강하가 커진다. 또한 특수한 경우에는 알루미나와 같은 흡착성이 큰 물질을 운반체로 사용하는 때도 있다.

(2) 프로판의 수소화 반응식
반응기 내에서의 벤젠의 수소화 반응은 다음과 같다.

프로필렌은 프로판의 촉매 수소화 반응으로부터 생성된다. 반응의 주생성물은 프로필렌이다. 위 반응식에서 두 물질의 반응을 통해 생성되는 생성물의 양이 적기 때문에 비가역반응은 무시할 수 있다. 프로판에서 프로필렌의 수소화 반응은 산업적인 측면으로부터 중요한 반응이다.

참고자료

· 기기분석, 이대운 저, 대한교과서, 1998, p 496~534 (GC의 개요 및 원리)
· http://cafe.naver.com/adhesive.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=53824
· http://www.e-redpoint.co.kr/goods_detail.php?goodsIdx=15404 (GC관련 이미지 참고)
· http://100.naver.com/ (시약 조사)
· 촉매 및 반응기 설계 실험 수업자료 프린트