촉매 반응기 실험

목차

TABLE OF CONTENTS........................................... 1
LIST OF FIGURES & TABLE ................................... 2
ABSTRACT................................................ 3
1.INTRODUCTION ...............................................1

1. 1.GC (Gas Chroma......................................
1. 2.촉매...........................2

1. 3.기체 크로마토그래피 칼....................................3

1. 4.정량분석.......................................................4
1. 5.실험목적........................3
2.EXPERIMENT....................................................4

2. 1.실험 기구 및 장치 ...........................4

2. 2.실험방법 .........................................4
3.RESULT &DISCUSSION .......................................6

3. 1.RAWDATA ............................................6

3. 2.RESULTS ...........................................9

3. 3.DISCUSSION .............................10
4.CONCLUSION .....................................................11
5.REFERENCE................................................12

본문내용

촉매를 사용하지 않았더라면 촉매를 사용해도 2시간 정도 시간이 소모되는데 아마 촉매를 사용하지 않았더라면 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상이 된다. 이론값과 실제 값은 여러 변수들을 통하여 다르게 나타날 수 있다는 사실을 알 수 있었다.
촉매를 이용 하였을 때의 반응과 이용하지 않았을 때 반응의 차이점을 알아보기 위한 실험 이었다. 실험 결과 생성물가스의 농도에서 큰 차이가 있음을 알 수가 있었다. 데이터를 보면 첫 번째로 나타난 피크는 수소이고 두 번째로 나타나는 피크는 메탄올이고 세 번째로 나타난 피크는 일산화탄소 네 번째로 나타난 피크는 이산화탄소이다. 그리고 촉매를 사용한 촉매 반응기의 데이터를 보면 같은 순서대로 수소, 메탄올, 일산화탄소, 이산화탄소 순으로 나타났다. 두 반응에서 수소의 양은 차이가 없었으나 메탄올과 이산화탄소의 농도에서 차이가 있음을 알 수가 있었다. 데이터를 통해 촉매를 이용하였을 때와 이용하지 않았을 때 생성물가스의 농도차이를 알 수가 있었다. 그리고 반응 결과 생성물가스가 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 순으로 검출 되는 것을 알 수가 있었다.
3.3 Discussion
Discussion
이번 실험은 수소를 생산하는 실험으로 촉매를 이용한 실험이다. 교수님께서 이론 시간에 강조 하셨던 GC원리 기계를 사용으로 실험이 전반적으로 진행 되었다. 실험 매뉴얼을 보고 실험을 진행 하려는데 있어 기존의 실험 방식과 기계사용에 미숙으로 다음날까지 실험하였다. 하지만 이런 가정을 통해 여러 번에 시도 끝에 기계작동에 많이 익숙해지고 컴퓨터 조작을 통하여 기기를 조작하고 반응을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 경험이었다. 이런 기계는 한 군데에 이상이 생기면 순차적으로 이상이 생기기 때문에 실험자에 확실한 점검이 필요하다는 것도 느꼈다. 실리콘 고무의 미장착과 SV101밸브를 Open 한 후 P100 메탄올 펌프의 유량을 3.0rpm으로 설정한 다음 Stop버튼을 클릭하여 Start로 바꾼 후 펌프가 회전하는 것을 확인하고 유체가 흐르는지 육안으로 확인하는 과정에서 흐르지 않는 상황이 발생하여 실험에 계속적인 실수를 알 수 있었다.
그러나 이런 여러번의 실험 과정으로 우리는 수소생산 실험은 이론값과 실제값을 비교하여 보면 실제 값은 반응 조건을 어떻게 변화하느냐에 따라 다르게 나타난다는 것도 알 수 있었다. (GC) 가스크로마토그래피를 통해서 실제 생성된 가스의 유량 및 농도와 이론적인 값을 통해 전환율을 알아보는 것이었다. 가스크로마토그래피의 분석 방법과 가스크로마토그래피(GS)의 전개용매 역할이 운반기체 즉, 케리어 가스(헬륨)라는 것도 알 수 있었고 온도가 고온일수록 반응 감도도 달라진다는 것도 알 수 있었다. 또한 촉매를 사용하지 않았더라면 촉매를 사용해도 2시간정도 시간이 소모되는데 아마 촉매를 사용하지 않았더라면 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상이 된다. 생성물인 이산화탄소의 양이 가장 다르게 나타난 것을 관찰 할 수 있었고 진행하는 과정에서 약간에 불순물에 해당하는 피크의 면적이 나오면서 실험 조원들은 그것을 인젝션 가스인 질소라고 예측할 수 있었다. 뿐만 아니라 메탄올의 양에서도 차이가 큰 것을 알 수가 있고, 그 차이를 통해 메탄올이 반응에 참여를 하였는지 여부를 알 수가 있었다. 수소와 이산화탄소의 농도 차이는 두 반응에서 큰 차이를 보이지 않았다. 이번 실험을 통해 화학반응에 있어서 촉매가 반응에 미치는 영향을 알 수가 있었다. 촉매는 반응에 있어서 반응속도에는 영향을 미치지만 반응에는 큰 영향을 미치지 않는다. 반응에 영향을 미치는 여러 가지 요인에는 온도, 반응물의 양, 촉매 등이 있다. 그 중에서는 이번 실험은 촉매를 변화요인으로 주고 그 차이를 알아본 실험 이었다.
4. CONCULSION
메탄올을 물과 함께 고온조건에서 반응을 시켜 생성물인 수소, 일산화탄소, 이산화탄소를 GC프로그램을 통해 그 양을 측정하고, 각각의 성분을 나타내는 피크의 면적을 이용해 유량과 농도를 구하였다. 그리고 촉매를 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때의 반응을 통해서 생성물의 농도를 비교해보고 촉매가 반응에 미치는 영향을 알아보는 실험이었다. 우선 실험을 위해 메탄올과 물을 25%,75%로 하여 넣고 촉매 반응기의 온도를 350℃로 올리고 펌프의 유량을 3.0rpm으로 맞추고 반응기 안으로 서서히 유입시켰다. 그런 다음 반응을 통해 생성된 가스를 GC 프로그램을 이용하여 그 농도를 측정하고 데이터 분석을 하였다. 촉매 반응기에서 얻은 데이터와의 비교를 위하여 관형 반응기에서도 같은 방법으로 실험을 하여 데이터를 얻을 수 있었다. 데이터 분석 결과 총 네 번의 피크 변화가 일어났는데, 피크 변화를 통해 생성물가스가 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 순으로 검출 되는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 두 개의 반응기에서 얻어진 데이터 값이 다르다는 것을 알 수가 있었다. 생성물인 이산화탄소의 양이 가장 다르게 나타난 것을 관찰 할 수 있었다. 약간에 불순물에 해당하는 피크의 면적이 나왔는데, 실험 조원들은 그것을 인젝션 가스인 질소라고 예측하였다. 뿐만 아니라 메탄올의 양에서도 차이가 큰 것을 알 수가 있고, 그 차이를 통해 메탄올이 반응에 참여를 하였는지 여부를 알 수가 있었다. 수소와 이산화탄소의 농도 차이는 두 반응에서 큰 차이를 보이지 않았다. 이번 실험을 통해 화학반응에 있어서 촉매가 반응에 미치는 영향을 알 수가 있었다. 촉매는 반응에 있어서 반응속도에는 영향을 미치지만 반응에는 큰 영향을 미치지 않는다. 반응에 영향을 미치는 여러 가지 요인에는 온도, 반응물의 양, 촉매 등이 있다. 그 중에서는 이번 실험은 촉매를 변화요인으로 주고 그 차이를 알아본 실험 이었다.
5. References
[1] H. Scott Fogler. '반응 공학‘,4판, PRENTICE HALL,2006.P.706
[2] Gary D.Christian, “분석화학”, 6판, 자유아카데미, 2008, p 676
[3] Daniel C. Harris. '최신분석화학‘ 4판, 자유아카데미,2009,P 487
[4] 화학공학실험 매뉴얼 실험5. 수소생산반응(프린트)

키워드

GC (Gas Chromatography),   촉매,   촉매 반응기 실험