[화학공학]PER 실험 결과레포트

목차

1. 서론
1) 개요
2) 이론

2. 실험

3. 계산

4. 결과 및 고찰

5. 참고문헌

본문내용

1. 서론
1) 개요
관형흐름반응기 반응기는 기초 반응공학의 특정 교수 과목을 담당하는 사용자가 광범위한 실험에 사용할 수 있도록 제작되었다. 본 장치에서 다음의 공통적인 3가지의 기본적인 실험을 행할 수 있다.
A. 시간에 따른 반응진척도(전화율)변화 실험
B. 반응속도상수(k)의 온도의존성 실험
C. 체류시간분포실험

2) 이론
대표적인 연속 이상 반응기의 모델에는, 관형반응기(PFR)와 연속 교반 탱크형 반응기(CSTR)가 있다. 관형반응기는, 그 생긴 모양이 관 모양이어서가 아니라, 반응기 안에서의 물질의 흐름이 관에서의 흐름과 같은 반응기이다. 즉, 반응기에 도입된 물질의 흐름이 축방향 혼합 없이 방사 방향만의 혼합이 일어나며 흐르는, 플러그 흐름인 반응기인 것이다. 그래서 플러그 흐름 반응기(plug flow reactor, PFR)라고도 한다. 이때 상태(온도, 조성, 유속)는 한 단면에서는 일정하다고 보며, 입구로부터의 거리에 따라서는 연속적으로 변하게 된다. 반응공학적 측면에서 체류시간분포, 반응속도, 속도상수를 결정하는 방법은 다음과 같다. 다음과 같이, 반응차수를 아는 이성분 반응계를 생각해 본다.
관형 반응기에서의 양론식과 반응속도식을 조합해 보면

즉, 반응의 속도식, 반응기로부터의 배출농도 그리고 그 관류반응기의 공간속도만 알면 왼쪽 항을 적분하여 속도상수를 알아낼 수 있다. 다른 온도에서의 속도상수는 아레니우스 식으로 구할 수 있다.

여러 온도에서 반응속도 상수를 구한 후, 가로축을 온도의 역수, 세로축을 ln k로 그래프를 그린다. 이때의 직선부분의 기울기로부터 E/k를, 절편으로부터 ln Z를 얻을 수 있으므로, 이로부터 임의 온도에서의 속도상수를 알 수 있게 된다. 체류시간 분포는, 반응물 도입농도를 어느 순간 펄스형으로 증가시키고 배출액에서의 그 농도가 체류시간에 따라 어떻게 변하는지를 관찰하면 알 수 있다.

참고자료

· 김학준, “화학공학개론”, p.98-102, 문운당(2000)
· 박소진, “화학공학실험”, p.32-38, 충남대학교출판부(2010)