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[예비]관류흐름반응장치

저작시기 2010.04 |등록일 2010.04.12 워드파일MS 워드 (doc) | 5페이지 | 가격 300원

소개글

[예비]관류흐름반응장치

목차

없음

본문내용

0.1M EtOAc(CH3COOC2H5)250ml-표준용액(EtOAc 2.2g 250ml 될 때까지 물에 용해시킨다.
관형반응기 이론적 배경 대표적인 연속 이상 반응기의 모델에는, 관형반응기(PFR)와 연속 교반 tank형 반응기(CSTR)가 있습니다. 관형반응기는, 그 생긴 모양이 관 모양이어서가 아니라, 반응기 안에서의 물질이 흐름이 관에서의 흐름과 같은 반응기이다. 즉, 반응기에 도입된 물질의 흐름이, 흐르는 축방향 혼합 없이 방사 방향만의 혼합이 일어나며 흐르는, ‘플러그 흐름’인 반응기인 것이다. 그래서 플러그 흐름 반응기 (Plug Flow Reactor)라고도 한다. 이때, 상태(온도, 조성, 유속)는 한 단면에서는 일정하다고 보며, 입구로부터 거리에 따라서는 연속적으로 변하게 된다.
반응공학적 측면에서 체류시간 분포, 반응차수, 반응속도 상수, 활성화 에너지를 결정하는 방법은 다음과 같다. 다음과 같이 반응 차수를 아는 이성분 반응계를 생각해보자. 관형 반응기에서의 양론식과 반응속도식을 조합해 보면, Ethyl acetate와 NaOH의 반응은 1:1로 반응을 하는 것으로 알려져 있는데,
여기서 k = reaction kinetic rate constant
CA = NaOH의 농도(M)
CB = EtOAc의 농도(M)
α,β = 반응차수
만약, A와 B의 초기농도가 같고 기초반응이라면, 간단히 다음과 같이 나타낼 수 있다.
반응 속도 상수 k를 구하기 위해서 양변에 ln을 취하면,
위 식으로부터 등온에서 다른 농도에서의 lnCA와 값을 선형으로 plot 하여 기울기로부터 총괄반응 차수를 결정하고 반응 속도 상수를 얻을 수 있다.
위처럼 같은 농도에서 여러 온도에서의 속도상수를 구할 수 있다. 이때 다른 온도에서의 속도상수는 아레니우스 식으로 표현되기도 한다.
여기서, k:속도상수, R:기체상수, T:절대온도
여러 온도에서 반응속도 상수를 구한 후, 가로축을 온도의 역수, 세로축을 ln k로 그래프를 그린다. 이때의 직선부분의 기울기가 E/R이 되며 이로부터 활성화 에너지를 구할 수 있다. 또한 절편으로부터 ln A를 얻을 수 있다.
이 장치의 관류반응기는 반응기 Tube내에서의 체류시간으로 인한 반응특성을 얻을 수 있다. 반응물 도입농도를 어느 순간 펄스형으로 증가시키고 배출액에서의 농도가 체류시간에 따라 어떻게 변하는지를 관찰하면 알 수 있다.
앞에서 상술한 이상적인 ‘플러그 흐름’이란, 반응기 도입부로부터 같은 거리에 있는 모든 유체 요소가 반응기 안에서 똑 같은 시간 동안 머물러 있는 흐름이다. 이를 만족시키기 위해 이 장치처럼 나선형의 감긴 반응기를 만들어 방사방향 혼합을 최적화하였다.

참고 자료

최신 화학공학실험 , 남영우 , 숭실대학교 출판부
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