화공시스템실험 바이오디젤 결과레포트 (고찰포함)

소개

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목차

1. 실험 결과 및 분석
2. 고찰
3. 참고 문헌

본문내용

- 몰비의 영향

ETOH의 몰수가 증가할수록 FAEE가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
유지가 알코올과 반응시키면 에스터와 글리세롤을 형성하는 전이에스테르화 반응이 일어난다. 전이에스테르화 반응은 가역반응이며 알코올을 과량으로 사용하게 되면 반응 평형을 에스터를 형성하는 쪽으로 이동시킬 수 있다. 따라서 이번 실험에서도 ETOH의 몰수가 증가할수록 FAEE가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
그러나 만일 원료 유지에 대한 알코올의 몰비가 너무 클 경우 글리세린의 정제에 나쁜 영향을 미치게 된다. 이는 알코올에 대한 글리세린의 용해도 증가에 따른 것이다. 반응용액 중의 글리세린은 반응을 다시 역방향으로 돌려세우게 되어 궁극적으로는 알킬 에스터의 수율 저하을 유발한다.

- 온도의 영향
반응온도를 증가시킬수록 반응속도는 증가하지만 평형전환율의 큰 변화는 생기지 않는다. 전이에스테르화 반응에 수반되는 반응열이 작기 때문에 평형상수가 온도에 큰 영향을 받지 않기 때문이다.
그러나 온도는 선택도에 영향을 미쳐서, 임의의 온도에서 선택성이 매우 강한 촉매는 온도가 변하면 그 선택도를 잃을 수 있다.
 
- 촉매량의 영향
촉매는 화학반응의 반응속도를 높이는 활성을 가지며, 특정한 반응만을 일으키는 선택성을 가진다. 촉매를 사용하면 활성이 높아진다는 것은 촉매 반응은 무촉매 반응에 비해 활성화에너지가 작다는 것을 의미한다.
반응물로부터 여러 생성물들을 얻을 수 있는 여러 반응 경로 중에서, 특정생성물이 얻어지는 반응 경로의 활성화에너지를 낮출 수 있는 촉매를 사용할 경우 특정생성물에 대한 선택도를 높일 수 있다.

위 그래프는 관련 논문에서 찾은 촉매(KOH)의 wt%에 따른 FAME 함량(%) 그래프이다. KOH의 함량이 증가할수록 FAME 함량도 증가하는 것을 확인할 수 있다.
하지만 일정량 이상이 들어가면 오히려 전환율이 줄어드는 경향이 있다. KOH가 지방산과 비누화 반응으로 교반을 방해하여 반응속도를 감소시키기 때문이다.
이번 실험에서는 촉매 1wt%일 때가 0.5wt%보다 FAME 함량이 작아짐을 확인할 수 있다.

참고자료

· 홍연기, 홍원희, 바이오디젤 공정기술과 연료특성, Korean Chem. Eng. Res., Vol. 45, No. 5, October, 2007, pp. 424-432
· 이영재, 김덕근, 이진석, 박순철, 이진원, 바이오디젤 생산을 위한 어유의 에스테르화 및 전이에스테르화 반응, CLEAN TECHNOLOGY, Vol. 19, No. 3, September 2013, pp. 313~319