[화학공학실험] 관류흐름 반응장치 결과보고서

소개

"[화학공학실험] 관류흐름 반응장치 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 기기 및 초자
4. 이론적 배경
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 조별토의
8. 참고문헌

본문내용

실험목적
관류 반응기는 반응공학의 기본적인 반응 과정 값들을 실험을 통해 얻고자 고안된 장치로 다음의 3가지 반응공학 실험을 진행할 수 있다.
1) 일정한 농도에서 반응물 온도 변화에 따른 반응속도 상수(k) 구하기
2) 온도 변화에 따른 속도상수 값으로부터 Arrehenius Plot을 이용한 활성화에너지 (Activation Energy; Ea) 구하기
3) 관류 반응기의 반응시간 지연에 의한 체류시간 분포(RTD) 실험

<중 략>

1) 관형반응기 (PFR : Plug flow reactor)
- 연속흐름 반응기(continuous flow reactor) 중 하나로 거의 항상 정상상태(steady state)에서 운전된다. 주로 기상반응에서 사용된다. 반응기의 길이를 따라 반응물은 흐르면서 연속적으로 소모된다.
- 흐름장(flow field)이 플러그 흐름으로, 반경 방향의 유량 변화, 농도 변화, 온도 변화 등이 없다. 한 단면에서는 3가지가 일정하고 거리에 따라서 연속적으로 변한다. 즉 플러그 흐름 반응기로 볼 수 있다.
- 장점은 움직이는 부품이 없어서 상대적으로 유지보수가 용이하다. 일반적으로 흐름 반응기 중에서 반응기 부피 당 전화율이 가장 높다.
- 단점은 반응기 내의 온도 조절이 어렵고, 반응이 발열반응일 때 국소 고온점이 생길 수도 있다.
- 관형 반응기에서 이뤄지는 반응의 몰수지식은 아래와 같다.

2) 반응속도 식
반응속도를 나타낼 때는 제한반응물(limiting reactant)이 계산의 기준으로 사용되며 그것의 소실속도는 반응물의 농도 그리고 반응기 내의 온도에 의존한다. 반응속도의 온도에 대한 의존도는 반응속도 상수 k로 표현되며, 농도의 함수와 함께 반응속도는 속도법칙(rate law)이라는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
일반적으로 화학반응식의 반응속도식과 이에 필요한 속도법칙은 실험적으로 구해야만 한다. 앞서 살펴본 것처럼 반응속도는 농도의 함수에 의존하는데, 이를 나타내기 위해 멱수 법칙(power law)이 가장 많이 사용된다. 멱수 법칙에서는 반응물의 농도가 거듭제곱된 멱수의 곱으로 다음과 같이 주어진다.

참고자료

· John R. Rumble (2020). CRC handbook of chemistry and physics 101st Edition, CRC Press, Taylor ＆ Francis Group, p.3-26(462), p.4-45(167), p.4-49(375), p.4-50(441)
· Merck Research Laboratories (2001). The Merck Index 13th Edition, Whitehouse Station, p.1300(7325)
· 남영우 (2010). (최신) 화학공학실험, 숭실대학교출판부, p.257~263
· Scott H. Fogler ; 박인수 외 옮김 (2016). 화학반응공학 제4판, 프로텍미디어, p.47~54, p.125~127, p.135~136
· Douglas A. Skoog ; 분석화학연구회 옮김. (2016). (스쿠그의) 분석화학강의 제9판, 사이플러스, p.319
· 윤창주 (2003). (Chemical) 화학 용어사전. 일진사, p.407, p.469, p.597
· Jil K. Robinson 외 2명 ; 화학교재연구회 옮김 (2020). 일반화학 8판, 자유아카데미, p.581~583