화학반응공학 보고서 - 반응기 설계

목차

0. Design Problem

1. 반응기의 비교 및 반응기 설정
1-1. Batch Reactor
1-2. CSTR
1-3. PBR
1-4. PFR
1-5. PFR 장점 및 단점
1-6. PFR 선택 이유

2. 최적의 Operating condition
2-1. adiabatic vs. isothermal
2-2. 온도, 압력, 촉매
2-3. EXCEL

3. 안전성
3-1. 안전성 및 반응성
3-2. 응급조치요령
3-3. 폭발, 화재 시 대처방법

4. 윤리성
4-1. 공학자를 위한 공학윤리

5. 추가 자료

6. 참고문헌

본문내용

0. Design Problem

A possible reaction scheme for industrial methanol synthesis from natural gas is shown below:

CO + 2H2 = CH3OH

CO + H2O = CO2 + H2

2 CH4 + O2  2CH3OH

The company desires to produce 10,000 tons of methanol per day. Then

1) Determine which reactor would be the best choice to successfully carry out this task.

2) Find the best operating condition

3) Describe what sort of safety issue(s) should be seriously taken into account and clearly explain the reason.

4) Determine what ethic(s) should be considered on designing this plant

1. 반응기의 비교 및 반응기 설정
1-1. Batch Reactor
회분 반응기는 소규모 운전이나 완전히 개발되지 않은 새로운 공정의 시험, 고가의 생성물 제조, 그리고 연속 조작으로 전환하기가 용이하지 않은 공정들에 대해 사용된다.
장점 : 반응물을 반응기에 장시간 놓아 둘 수 있으므로 높은 전화율을 얻을 수 있다
단점 : 단위 생산량당 인건비가 비싸고 대규모 생산이 어렵다
이에 더해 반 회분 반응기가 있는데, 회분반응기와 같은 단점을 지니고 있지만 온도 조절이 용이하다는 장점과 반응물 중의 성분의 농도를 낮게 유지 함으로써 원하지 않는 부 반응을 최소화시킬 수 있는 특징을 지니고 있다.
액-액 반응이나, 기-액 반응 등에 주로 이용되며 기체가 액체내부에서 분사되는 방식을 통해 이루어지는 2상 반응에서도 사용된다.

참고자료

· 물질안전보건자료
· 공학윤리의 개념 및 필요성, 공학도로서의 책임의식 : 네이버 블로그
· 화학반응공학 4판 (스콧포글러 저)
· 안전보건공단 화학물질정보 msds.kosha.or.kr
· 김수현 외9명, 『등온반응기와 단열반응기 조합으로 구성된 0.25 MW급 메탄합성 파일롯 공정 운전특성』, 2013, pp.156-160.
· 임혜원, 『Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2 촉매를 사용한 메탄올 합성 반응기 모델링 및 공정 최적화』, 아주대학교 공학 석사학위 논문, 2010, pp.5-10.
· Leonie E. Lucking, 『Methanol Production from Syngas Process modelling and design utilising biomass gasification and integrating hydrogen supply』,2017, pp.32-36.
· M. Puig-Gamero, J. Argudo-Santamaria, J. L. Valverde, P. Sanchez, andL. Sanchez-Silva, 『Simulation of methanol synthesis from syngas obtained through biomass gasification using Aspen Plus®』,2018,p.23
· Brynolf , S.; Fridell, E.; Andersson, K., J. Cleaner Production, 2014, 74, 86-95.
· http://www.methanol.org
· Methanol Plant Simulation
· https://www.youtube.com/watch?v=MzVTdVr6buE&list=WL&index=5&t=427s
· http://www.law.go.kr/lsInfoP.do?lsiSeq=140954&efYd=20150101#0000
· 네이버지식인https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1115&docId=55302006&qb=66mU7YOE7JisIOuFuOy2nOyLnCDsnZHquInsobDsuZg=&enc=utf8&section=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0&pid=UnNJ1spVuEwssvrr0BVssssssuN-051322&sid=zZHUGsa3CSi0YKFIbrhv2A%3D%3D
· 지티 사이언 http://www.gtscien.com/kor/board/board_list2.php?m=v&idx=31&pNo=2
· https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/e200705/e200705-401.pdf