n-부탄의 액상 이성질화 반응에 의한 반응기 설계

소개

화학공학과 반응공학 설계 프로젝트 n-부탄의 액상 이성질화 반응에 의한 반응기 설계보고서입니다.

목차

1.반응기 설계의 목표 물질
1-1. 이소부탄(isobutane) 특성 및 물성치
1-2. 이소부탄의 수요처 및 생산량
1-3. 이소부탄의 가격 및 가격 변동추세
2. 에너지에 관련된 자료 조사 및 분석
2-1. 반응 메커니즘
2-2. 반응속도식
2-3. 반응기 특성 비교
2-3-1. CSTR(Continuous stirred tank reactor)
2-3-2관형반응기 (Tubular Reactor)
3. 반응기 설계 과정 분석
4. 반응기 설계 수행 : n-부탄의 액상 이성질화 반응
5. 설계 결과 평가

본문내용

1-1. 이소부탄(isobutane) 특성 및 물성치

부탄의 화학식 C4H10. 분자량 58.1이다. 4개의 탄소원자가 연속하여 사슬모양으로 결합하고 있는 n-부탄과, 1개의 탄소원자에 다른 3개의 탄소원자가 결합한 이소부탄의 두 이성질체가 있다. n-부탄(노말부탄)은 천연가스나 석유분해가스에 함유되어 있다. 상온·상압 하에서는 무색의 기체로, 공기 또는 산소가 존재하면 잘 타며, 발열량은 2만 7600kcal/㎥로 크다. 액화석유가스로서 연료로 사용되며, 석유화학 원료로서 부텐이나 부타디엔의 제조에도 사용된다. 잘 액화하는 점을 이용하여 가스라이터 연료의 주성분으로 사용된다.
이소부탄은 n-부탄과 마찬가지로 천연가스 또는 석유분해가스에 함유되어 있다. 무색의 기체로 인화성이 강하고, 쉽게 액화한다. 프로필렌과 화합시켜 고(高)옥탄가의 가솔린을 얻는다. 또, 이소부틸렌을 합성하는 원료로도 사용된다.
노말부탄은 (n-C4H10) 플러그흐름반응기에서 이소부탄(i-C4H10)으로 이성질화된다. 이소부탄은 가솔린 첨가제(주로 연료용 가솔린의 기능을 향상시키기 위하여 섞는 제제)의 제조에 사용되는 유용성이 큰 제품이다.
미국 화학회(American Chemical Society) 220차 회의에서 발표된 내용에 의하면, 한 가솔린 첨가제의 첨가로 주행거리와 엔진의 힘이 향상되고 오염물질 배출량도 줄어 들것이라고 한다. 워싱턴 D.C 소재 아메리칸 대학의 명예 교수인 폴 워터스 박사에 따르면 폴리이소 부틸렌은 자동차 엔진성능을 10%정도 향상시키고, 주행거리를 20% 정도 증가시키는 반면에 일산화탄소, 불연소 탄화수소, 질소산화물등의 오염물질 발생량을 70%정도 감소시킨다고 한다.
소량의 폴리이소 부틸렌을 연료 탱크에 첨가할 경우 이 큰 분자와 작은 분자의 분리현상이 줄어든다고 한다. 이렇게 되면 연소는 보다 낮은 온도에서 보다 더 균일하게 이루어지며 질소산화물 방출이 줄게 되어 환경 친화적으로 된다고 한다.

참고자료

· 1.http://en.wikipedia.org/wiki/Fluidized_bed_reactor
· 2. SK가스 : http://www.skgas.co.kr
· 3.산업자원부에너지 자원정책본부
· 4.국가통계포털 http://www.kosis.kr/