[인하대 A+ 실험보고서] 화학공학실험 CSTR 결과보고서

소개

인하대 화학공학과 화학공학실험 보고서입니다.

화학공학실험 학점은 A+를 받았습니다.

결과보고서는 스스로 생각한 내용을 바탕으로 작성하였으므로 실험결과를 분석하고 고찰하는 부분에서는 다소 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 내용 자체를 그대로 받아들이기 보다는 이러한 방향으로 분석 및 고찰을 하였음을 참고하시면 좋을 것 같습니다.

목차

1. 서론(실험개요, 목적, 필요성 등을 서술)

2. 실험방법

3. 실험결과
① Ethyl acetate, NaOH를 0.1M의 농도로 11L 제조
② 유출용액의 적정 결과
③ Mass balance를 통해 CSTR에서의 반응속도식 유도
④ 유도된 반응속도식과 실험데이터를 사용하여 반응차수 및 반응속도상수 계산
⑤ 50℃와 60℃에서의 실험데이터와 아레니우스식을 사용하여 빈도인자 및 활성화에너지 계산

4. 실험결과분석 및 고찰
① 적정을 통한 유출용액에서의 NaOH 농도 분석
② 반응속도식과 실험데이터를 통한 반응차수와 반응속도상수 계산
③ 아레니우스식을 사용한 빈도인자 k0와 활성화에너지 Ea 계산

5. 결론

본문내용

1. 서론(실험개요, 목적, 필요성 등을 서술)
본 실험은 Ethyl acetate와 NaOH를 CSTR에서 반응시킬 때 반응물의 유입속도를 달리 했을 때마다 NaOH의
유출농도를 산-염기 중화적정을 통해 측정하여 반응속도의 반응차수 n과 반응속도상수 k를 구하는 실험이다.
또한 온도를 달리 하였을 때의 반응속도상수을 구하고 아레니우스식을 활용하여 활성화에너지 Ea와 빈도인자 ko을 구한다.
화학공학자는 화학반응을 활용한 수많은 공정을 다루면서 가능한 적은 비용과 인력으로 높은 안전성과 효율을 얻고자 고군분투한다. 특히 효율을 높이기 위해서는 단순히 열역학적으로 평형상태가 어느 지점에 위치했는지 아는 것뿐만이 아니라 평형에 이르기까지의 반응속도 또한 매우 중요하므로 반응속도론은 화학공학자로서 반드시 알아야 할 기본적인 소양 중 하나이다.

<중 략>

4. 실험결과분석 및 고찰
① 적정을 통한 유출용액에서의 NaOH 농도 분석
본 실험에서는 Ethyl acetate의 유입속도는 고정시키고 CSTR의 온도는 50℃와 60℃일 때와 NaOH의 유입속도가 50mL/min일 때와 60mL/min로 하여 총 4가지 Case로 실험을 진행하였다. 각각의 Case에서는 유출용액을 3번씩 채취하여 적정을 하였다. 적정을 통해 얻은 실험데이터를 분석하면 3개의 당량점이 비교적 일정한 Case도 있으나 그렇지 않은 Case도 있었다. 이것은 이상적인 CSTR은 강한 교반에 의해서 반응기 내부의 조성과 유출용액의 조성이 항상 일정하다는 사실과는 거리가 먼 결과이다. 이러한 오차가 발생한 원인으로는 다음과 같다.
첫번째, 종말점을 찾기 위해서 pH을 확인하는 과정이 pH 테이프를 손으로 잡고 결과를 눈으로 확인하며 판단하다보니 당량점과 종말점 사이의 적정오차가 쉽게 발생하였을 것이다. 또한 pH 테이프를 유출용액에 담그면 모세관 현상에 의해 테이프의 윗부분과 아랫부분의 색 차이가 발생하면서 육안으로 pH을 판단하기 어려웠다.

참고자료

· 실버버그의 일반화학, 화학교재연구회, 사이플러스, 2011년, p.128, p.156~159.
· 물리화학, Atkins, Oxford, 2014년, p.822~825, p.827,829.
· 화학반응공학, Levenspiel, 사이텍미디어, 2000년, p.101~108