2020년 인하대학교 화학공학실험 A+ CSTR 결과보고서

소개

"2020년 인하대학교 화학공학실험 A+ CSTR 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1.서론(실험개요, 목적, 필요성 등을 서술)

2.실험방법

3.실험결과
(1) 반응물(Ethyl acetate, NaOH)의 무게 계산
(2) Mole balance식을 통해 CSTR에서의 반응식 유도
(3) 유도된 반응식에서 유량데이터를 활용하여 반응차수(n), 반응속도상수(kr) 계산
(4) 반응온도(50℃, 60℃)에서의 실험데이터, Arrhenius식을 이용해 빈도인자(A) 및 활성화 에너지(Ea) 계산

4.실험결과분석 및 고찰

5.결론

본문내용

1.서론(실험개요, 목적, 필요성 등을 서술)
이번 실험은 연속반응기인 CSTR(Continuous stirred tank reactor)을 이용해 반응물의 유입속도에 변화를 줄 때마다 일어나게 되는 Ethyl acetate와 NaOH의 비누화 반응(Saponification reaction)을 통해 유출되는 NaOH의 농도를 산•염기적정을 통해 측정한다. 그를 통해 반응속도를 측정하고, 실험 이론에서 먼저 학습하였던 반응 속도식을 활용해 속도상수(Kr)와 반응차수(n)를 구해보고자 한다. 뿐만 아니라 온도 조건에 변화를 주었을 때의 반응 속도상수를 계산하고 Arrhenius 식을 통해 활성화 에너지(Ea)와 빈도인자(A)까지 구하고자 한다.
산업현장에서 화학반응을 활용한 공정은 적은 비용으로 높은 안정성 및 높은 효율을 이끌어내야 한다. 효율을 높이기 위해서는 해당 화학반응에서 열역학적 평형상태의 위치를 파악해야 하고, 평형에 도달할 때까지의 반응속도를 파악해야 한다. 또한 화학반응속도론은 변화된 실험 조건이 반응 속도에 어떠한 영향을 주는지 파악하고, 반응 mechanism을 통해 product의 생산량에 대해 연구하는 학문으로 화학공학자가 알아야 할 가장 기초적인 지식 중의 하나라고 생각한다. 해당 실험을 통해 반응 속도식을 직접 구하고, 계산하는 과정을 거침으로써 반응속도론에 대한 기본 지식 및 실험경험을 쌓는 것은 물론이고 후에 산업현장에서 이를 적용하는 과정을 미리 경험해보는 것이 이번 실험에 목적이자 필요성이다.

2.실험방법
(1) NaOH 용액, Ethyl acetate는 스포이드로 용액을 교반시켜 1L로 만들어 준다.
(2) 용액이 제조되는 동안 CSTR 각 칸에 물을 10L씩 채워준다. 그 후 교반된 진한 용액들을 각 칸에 넣어준다.
이는 용액 11L씩 0.1M를 만들기 위함이다.
(3) CSTR장치를 작동시키기 전 전원과 펌프작동 버튼을 누른 후 온도를 설정한다.

참고자료

· MARTIN S. SILBERBERG / 실버버그의 일반화학 / 사이플러스 / 2011 / pp. 128, 156~159
· Octave Levenspiel / 화학반응공학 3th / 사이텍미디어 / 2000 / pp. 101~108
· Peter Atkins / Atkins’ Physical Chemistry 10th / 교보문고 / 2020 / pp. 552~556
· 조주영 외 3명 / Recycling technique of waste PET by alkali hydrolysis / 대한환경공학회 학술발표논문집 / 1994 / pp. 187~188