PFR (Plug Flow Reactor) 레포트

소개

PFR (Plug Flow Reactor) 레포트 입니다.
0.1N Ethyl acetate와 0.1N NaOH를 반응물로 하여 PFR에 흐르게 하였습니다. 생성물의 10ml를 취하여 과량의 HCl 12ml로 적정하고, 그 차액을 다시 NaOH로 적정하였습니다. 온도와 초산에틸, NaOH의 유량을 변수로 설정하여 총 4번의 실험을 진행하였습니다.

목차

1. 목적

2. 이론
(1) PFR
(2) 물질수지 (Mass Balance)

3. 실험 결과
(1) 반응기 DATA, <표1>
(2) 반응물, 적정용액 DATA, <표2>
(3) 적정 DATA, <표3>
(4) 농도 DATA, <표4>

4. 결과값의 고찰
(1) 유량에 따른 각 반응의 농도를 plot한다.
(2) 온도에 따른 반응속도상수와 반응의 활성화에너지를 구하시오.
(3) 위의 결과를 종합해 화학반응에 미치는 영향을 고찰해 본다.
(4) 고찰

5. 참고자료

본문내용

1. 목적
① 관류형 반응기(PFR)에서 온도, 농도, 유속의 변화에 따라 반응 속도에 미치는 영향을 고찰한다.
② PFR을 CSTR과 비교해 본다.

2. 이론
(1) PFR
PFR은 물질이 반응기에 도입되어 흐를 때 흐르는 방향의 앞뒤에서 혼합이 일어나지 않고 곧장 흐른다고 가정하며, 다른 반응기에 비하여 운동 부분이 없어 유지 관리가 쉽고 흐름 반응기 중에서 반응기 부피당 전화율이 가장 높다. 관류형 반응기의 단점은 반응기 내의 온도 조절이 어려우며 반응기에서 발열 반응일 때 국소 고온점이 생길 수 있다. 관류형 반응기는 일반적으로 하나의 긴 관의 형태로 대부분의 균일 가상 반응기로 쓰인다.

(2) 물질수지 (Mass Balance)
반응기의 기본적인 몰수지식은 다음과 같다.

(유입) - (유출) + (생성) = (축적)

<중 략>

위의 결과로부터 NaOH의 유량을 크게 해줄수록 전화율이 감소하는 것을 볼 수 있다. 또한, 26℃와 35℃를 비교해 보았을 때 높은 온도에서 전화율이 높게 나오는 것을 확인할 수 있다.
유량에 따라 전화율의 차이를 보이는 것은 반응기 내에 체류시간 차이에 따른 결과로 반응속도 자체는 같으나 반응을 할 수 있는 시간이 차이나기 때문에 전화율이 달라진다.
반면, 온도에 따른 전화율의 차이는 반응속도가 다르기 때문에 나타난다. 반응속도는 온도, 압력, 촉매, 농도, 용질 등 여러 요인에 영향을 받는다. 온도는 반응속도에 영향을 미치는 가장 큰 원인 중에 하나이며 이에 따라 전화율도 온도에 영향을 받는다.

(2) 온도에 따른 반응속도상수와 반응의 활성화에너지를 구하시오.
반응속도상수, 를 구하기 위해 주어진 반응이 비가역 2차 기초반응으로 가정하면 반응속도식은 다음과 같이 세울 수 있다.

참고자료

· 단국대학교 반응현상실험 교재
· Warren L.Mccabe, "Unit Operations of Chemical Engineering, 7ed (McGraw-Hill,)"
· 박창호, 김우식, 정인식, “물질전달 및 분리공정(지인당)”
· Ahmad Mukhtar, Umar Shafiq, Ali Feroz Khan, Hafiz Abdul Qadir and Masooma Qizilbash, Estimation of Parameters of Arrhenius Equation for Ethyl Acetate Saponification Reaction, Res.J.chem.sci., Volume 5, Issue (11), Pages 46-50, November,18 (2015)