인하대 화학공학실험 CSTR 예비보고서

소개글

"인하대 화학공학실험 CSTR 예비보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적
CSTR을 이용하여 Ethyl acetate와 NaOH의 비누화 반응을 진행하고 반응온도, 유속의 조건을 변화시켜 NaOH의 유출 농도를 산-염기 중화적정을 통해 분석하여 반응 속도시에서 반응속도상수와 반응차수를 구한다.

2. 실험 이론
① 반응기의 종류
- 회분 반응기(Batch Reactor)는 반응물이 반응하는 동안 담아두는 용기이다. 즉, 반응하는 동안 반응물과 생성물의 유출과 유입이 없다. 실험 데이터를 이용하여 반응진행도(Extent of Reaction)을 측정한다. 회분 반응기는 등온 및 정용(constant volume)에서 조작된다. 균일계 반응속도 데이터를 얻을 때 사용된다. 또한 불균일 반응에도 사용될 수 있다. 높은 전환율(conversion)을 갖으며, 간단하고 보조장치가 거의 필요 없어 때문에 반응속도론에 관한 소규모 실험실에 이상적이다. 하지만 반응 후에는 반응기 세척이 필요해 대량의 생성물을 얻기에 어려움이 있다.
- 연속 교반 탱크 반응기(Continuous-Stirred Tank Reactor)는 반응기에 연속적으로 반응물 주입과 생성물 회수 모두 가능한 장치를 연결한 반응기이다. 기본적으로는 회분식 반응기와 비슷한 구조를 갖는다. 연속적으로 운전되는 교반 탱크, 강한 교반이 요구될 때 사용된다. 내용물이 완전하게 혼합되어 균일하게 분산된다. 반응기에서 나가는 흐름은 반응기내 유체와 동일한 조성을 갖는다. 혼합작용이 이상적일 때 농도, 온도 및 반응속도가 공간적 변화가 없다. 온도 조절이 쉽지만 반응기 부피당 반응물의 전환율은 흐름반응기 중 가장 작다. 높은 전환율을 위해서는 부피가 매우 큰 반응기가 필요하다.
- 플러그 흐름 반응기(Plug Flow Reactor, PFR)는 관 형태의 반응기로 관을 통과하면서 반응이 일어나는 반응기이다. 모든 유체들의 요소에 대하여 반응기 내 체류시간이 같은 흐름을 플러그 흐름이라고 한다.

참고 자료

Octave Levenspiel, 『화학반응공학』, 사이텍미디어, 김상환 • 임선기 공역, 2000, p.1~28, p.41~81, p.97~99
대학화학교재편찬회, 『일반화학실험』, 사이플러스, 2016, p.19~21
Steven S. Zumdahl, 『줌달의 일반화학』, 사이플러스, 9판, 2014, p.186~187, p.572-609, p.673~717
인하대학교 화학공학과, 공업화학 • 화학공학 실험교재, 2019, p.57~70