인하대 화학공학실험 CSTR 예비보고서

소개

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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.

참고자료

· 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