반응공학 연속반응기 설계 프로젝트

소개

열씨미했어용

목차

서 론
계산과정
반응기설계
결론
참고문헌

본문내용

. 서 론
반응기를 설계하기에 앞서 현재 설계하는 반응기가 Catalytic reformer reactor이기에 우선 catalytic reforming에 관해서 언급하고자 한다. 미국에서, catalytic reforming은 방향족탄화수소(BTX)의 가장 주요한 원천이다. 서유럽과 일본에서는 접촉개질과 열분해가솔린으로 부터의 생산은 거의 비슷한 정도의 중요성을 갖고 있다고 한다. 이러한 catalytic reforming은 전환공정에 하나로서 전환공정이란 접촉개질, 접촉분해, 이성질화, 알킬화, 중합을 포함한다. 공정의 목적은 화학적 조성을 변화시켜 나프타원료의 옥탄가를 향상시키는 것이다. 일반적으로 탄화수소화합물은 구조에 따라 옥탄가의 차이가 많은 물질이다. 즉 낮은 옥탄가의 나프타유분의 옥탄가를 증가시키는 방법은 분자 구조를 변화시킴으로 이루어진다는 것이다. 이러한 catalytic reforming에 사용되는 원료는 상압증류기로부터 생산된 중질나프타 유분이다. 많은 반응이 개질조건의 반응기에서 일어나는데 방향족화반응, 이성질화반응, 수소화 분해반응, 수소화 탈 알킬반응이 이에 속한다. 이제 이러한 반응을 수반하는 공정에 관하여 조금 알아보고자 한다. Catalytic reformer반응기는 보통 일련의 촉매층을 갖도록 설계된다. 전형적으로는 3개의 층을 갖는데 처음 층은 다른 층에 비해 더 적은 촉매를 포함한다. 이 배열은 나프텐의 방향족을 제조하는 탈수소반응이 다른 개질반응보다 더 빠르게 평형이 이르기 때문에 중요하다. 탈수소고리화는 더 느린 반응이며 세 번째 반응기의 출구에서 평형에 이른다. 이성질화와 수소분해는 느리다. 그들은 낮은 평형상수를 가지면 반응기를 떠나기 전에 평형에 도달하지 않을 수 있다. 두 번째와 세 번째의 반응기는 방향족과 측쇄파라핀의 수율을 높이기 위해 반응을 빠르게 하고 더 많은 시간을 갖도록 처음 반응기 보다 많은 촉매를 사용한다. 나프텐의 탈수소화와 파라핀의 탈 수소 고리화는 높은 흡열반응이며, 반응기 출구 온도는 입구 온도보다 낮다. 그래서 처음 반응기와 두 번째 반응기의 유출물은 열손실을 보충하기 위해 재가열 이루어진다. 촉매의 재생은 조업 도중에 촉매의 제거와 교환을 할 수 있게 설계된 공정에서 연속적으로 이루어질 수 있다. 지금까지 간략하게 알아본 catalytic reforming에 대한 정보를 고려하여 반응기를 설계할 것이다.
반응기 설계 본론에 들어가기에 앞서 우리가 세운 가정은 다음과 같다.

1. 반응기 설계에 언급되는 모든 기체는 이상기체로 가정한다.
2. catalytic reforming은 불균일 촉매 기상반응으로 반응이 촉매표면에서 일어나므로
메커니즘을 제시하는 것이 불확실하다. 따라서 우리는 반응기 내에 모든 반응을
기초반응으로 가정한다.
3. catalytic reforming내에 많은 반응이 존재하지만 우리는 반응식을 다음과 요약하여
정리한다.
Cycloalkane ⥨ Arene(A) + 3H2(H)
Cycloalkane(E) + H2 ⥨ Alkane(P)
C7H14 + 3/4H2 ⟶ 7/15C1 + 7/15C2 + 7/15C3 + 7/15C4 + 7/15C5
C7H14 + 7/3H2 ⟶ 7/15C1 + 7/15C2 + 7/15C3 + 7/15C4 + 7/15C5
4. 위에 제시된 반응식 중 우리는 첫 번째 반응, 즉 arene계열의 탄화수소로 최대한 전환되는 것에 초점을 맞추어 반응기를 설계할 것이다.

참고자료

· 1. Elements of chemical reaction engineering 4-ed, fogler, 2006, Prentice Hall
· 2. A stydy on naphtha catalytic reforming reactor simulation and analysis, LIANG Ke-min 외 2명, 2004, Journal of Zhejiang UNIVERSITY SCIENCE
· 3. CCR platforming Process For Aromatic Production, UOP data
· 4. R-272 AND R-274 Reforming catalysts, UOP data
· 5. Unit operation 7-ed, McCabe, 2005, Prentice Hall
· 6. 이동현상론 3판, 김우식, 이기준, 1983, 희중당
· 7. Trasport Phenomena 2-ed, Bird, 2001, Wiely