촉매 및 반응기 설계 반응 결과

목차

1. 요약

2. 실험목적

3. 이론
1) 프로판 탈수소화에 의한 프로필렌 제조 공정
2) 반응식
3) 미분 촉매 반응기
4) 미분 반응 설계식
5) GC에 의한 농도 분석
6) FID(불꽃 이온화 검출기)

4. 실험장치 및 실험방법
1) 실험장치
2) 실험방법

5. 실험결과 및 토의
1) 실험결과
2) 토의

6. 결론

7. 기호

8. 참고문헌

본문내용

1. 요약
이번 실험은 Propane의 탈수소화 반응을 연속식 미분 반응기와 Pt/Alumina 촉매를 이용하여 반응속도 및 농도, 반응차수, 전환율, 선택도를 구할 수 있었다. 실험 도중에 안전에 위험이 될 만한 과정이 있으므로 안전하게 마스크와 장갑을 껴서 실험을 하였으며 GC로 실험을 분석하면 분자량이 큰 순서인 프로판, 프로필렌, 에탄, 에틸렌, 메탄 순으로 Peak Area가 커진다는 사실을 알 수가 있었다. 프로판의 Peak Area 분율과 농도는 시간이 지남에 따라 증가하였으나 프로필렌의 Peak Area의 분율과 농도는 감소하였다. 또한 반응차수는 4.5였고 반응속도상수는 8.7이었다. 시간에 따른 Propane의 전환율은 감소하였고 시간에 따른 Propylene의 선택도 또한 감소하는 경향을 보였다. 전환율이 감소하게 된 원인은 실험을 진행함에 따라 촉매가 coking되어 활성이 떨어졌기 때문이고 선택도가 감소하게 된 원인은 주반응에서 생성되는 수소가스에 의해 부반응이 증가하여 다른 부산물들이 많이 생성되었기 때문이다.

2. 실험목적
연속식 미분 반응기를 이용하여 alumina를 담체로 한 Pt 촉매 상에서 프로판의 기상 탈수소화 반응의 반응속도 및 농도, 반응차수, 활성화 에너지, 전환율 그리고 선택도를 얻을 수 있다.

3. 이론
1) 프로판 탈수소화에 의한 프로필렌 제조 공정
올레핀은 석유화학산업의 기본 원료로 그 중 많은 양의 수요가 있는 에틸렌과 프로필렌은 주로 나프타의 열분해를 통해 생산된다. 그러나 최근 정유공장에서 많이 발생하는 에탄과 프로판을 탈수소화시켜 에틸렌과 프로필렌을 생산하는 촉매 반응에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 현재 프로필렌의 가치는 더욱 더 높아져 가고 있으며 석탄 자원의 고갈로 인해 기업들은 점차 고부가가치를 원하고 있어, 프로판의 탈수소화과정을 거친 프로필렌의 수요가 급증하고 있다. 프로판의 탈수소화는 액상 또는 기상에서 촉매에 의해 이루어지며, 이때 사용되는 촉매들은 주로 니켈, 팔라듐, 백금과 같은 8족 금속들이다. 이번 실험에 사용될 촉매는 Pt/alumina이며, 다른 촉매에 비해 프로필렌의 수율은 떨어지나 크게 차이나지 않는다.

참고자료

· kpcl.knu.ac.kr/machine/file/gc.hwp, P1-2
· kpcl.knu.ac.kr/machine/file/gc.hwp, P21-22
· Yeong-Kweon Lee, Hwaung Lee, Hyung Keun Song and Byung-Ki Na, “Preparation of Pt Catalysts for 2-propanol Dehydrogenation using Sol-gel Method”, Korean Chem. Eng. Res., Vol. 45, No. 4, P330-332 (August 2007)
· 서울대 유공연구실 동문 저, 서울대학교 출판부, “촉매공정”, P63 (2002)
· http://terms.naver.com/entry.nhn?cid=559&docId=295841&mobile&categoryId=559