화학공학과 반응공학 반응기 설계 보고서

소개

경북대학교 화학공학과 2011학년도 1학기 반응공학 반응기 설계보고서입니다.
methane steam reforming에 대한 논문자료를 바탕으로 반응기 설계를 하였습니다.
레포트 내 소스는 MATLAB을 사용하여 돌려보시면 될겁니다.
반응기 설계과제에 많은 도움이 되리라 생각합니다.

목차

1. 설계목표
2. Methane Steam Reforming 이란?
3. 자료수집
4. 설계
5. 결과 및 분석
6. 결론

본문내용

1. 설계목표
⇒ 압력강하, 온도변화, 촉매조건을 고려한 Methane Steam Reforming에 적합한 반응기를 설계하여라. 단, Methane Steam Reforming에서 발생하는 여러 부반응들을 무시하고 주반응인 만을 고려하기로 한다.

2. Methane Steam Reforming 이란?
개질(reforming)반응의 일종.
개질반응은 질을 높이는 반응, 질을 변화시키는 반응, 질을 바꾸는 반응을 총징 한다.

⇒ 수증기 개질

- 주 반응식 :
- 보통 Ni 촉매상에서 일어나며 적정 개질반응 온도는 촉매에 따라 따르지만 보통 700~800ºC정도 이고 촉매의 성능이 좋아질수록 반응온도가 낮아진다.
- 개질반응 온도가 높아지면 일산화탄소와 수소가 반응하는 메탄화반응이 일어나 수율이 줄어들 수 있다.
- 일반적으로 건조기체 수준으로 수소는 약 77%전후 일산화탄소는 13%전후 그리고 이산화탄소는 9% 전후인 혼합가스가 얻어진다.

3. 자료수집

1) References
 논문자료 : Methane steam reforming in large pore catalyst. Enduardo L.G. Oliveira, Carlos A. Grande, Alirio E, Rodrigues.
 열역학자료 : Elementary Principles of Chemical Processes. Rechard M. Felder, Ronald W. Rousseau.

<중 략>

논문에 명시된 반경 0.0133m, 길이 0.062m의 반응기에 30g의 촉매를 투입하였을 경우 효
율적인 촉매사용을 할 수 있지만, 여러 실제적인 사항들을 고려해주지 않음으로 인해
conversion을 약 9%밖에 달성할 수 없었다. 논문의 abstract를 읽어보면 ‘촉매(powder)의
전화율은 낮은 니켈함량에 의해 다른 상업적인 물질보다 낮다(10%).’ 라고 쓰여있는데, 이
러한 촉매의 성질을 고려했을 때, 우리가 도출한 9%라는 전화율은 매우 타당한 것이다. 그
러나 우리는 이러한 촉매의 성질을 개량하기위한 extrudates catalyst의 성질을 사용하여
계산하였으므로 이는 논문과는 다른 결과라 할 수 있겠다.

참고자료

· Methane steam reforming in large pore catalyst. Enduardo L.G. Oliveira, Carlos A. Grande, Alirio E, Rodrigues.
· Elementary Principles of Chemical Processes. Rechard M. Felder, Ronald W. Rousseau.