반응기에 대하여

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목차

1. 반응기

2. 반응기의 분류
2-1. 반응기의 형태
2-2. 반응기의 조작

3. PFR과 CSTR의 장점과 단점

4. 반응기의 특성

본문내용

출시키는 형태의 반응기이며 반응기내의 농도, 온도, 압력등은 시간적으로 변화가 없다. 구조에 의한 분류는 관형반응기, 탑형반응기, 교반기형 반응기, 유동축형 반응기등이 있다.
모든 반응은 발열성과 열소비성으로 분류되며 그것에 따라 반응을 조절하기 위한 냉각기와 가열기가 필요하게 된다. 화학 공정에서 반응기의 역할은 반응기내에서 반응물질에 체류시간을 주어 열을 전달하고 교반을 실시하여 상을 혼합하는 것이다.
3) 반회분식 반응기 (Semi-batch)
반응기에 반응물질의 한 성분을 넣고 다른 성분을 연속적으로 넣어 반응을 진행시켜 반응 종료 후 전체 내용물을 꺼내는 형식의 반응기나 또는 최초에 전반응성분을 넣고, 반응에 의해 생기는 생성물의 하나를 연속적으로 꺼내고 반응 종료 후 반응기내의 내용물을 꺼내는 형식의 반응기이다.
전체적으로는 비정상 상태이다. 이것들의 조작은 노동력이나 제품의 불균일성 등의 결점은 있지만, 생산에 융통성을 가질 수 있으며, 소량·다품종의 의약품이나 파인케미컬용으로 적당하다.
대량샹산이 필요한 화학공장에서는 연속조작이 유리하다. 연속적으로 조작되고 있는 반응장치내에서는 정상적으로 반응이 진행하고 있으므로 자동제어가 쉽고 균일한 품질의 제품이 얻어진다. 또, 원료의 주입과 제품의 채취공정이 불필요하므로 노동비가 절감된다. 한편, 제약공업처럼 생산량은 작지만 여러 품종의 제품을 제조하는 정밀화학공업인 경우에는 회분식조작 혹은 반회분식조작이 적당하다. 미생물반응을 이용하는 발효공업에서는 조작 중에 미생물이 변이되고 장기간에 걸쳐 무균조작이 곤란한 이유로 연속조작의 사용은 적다.
3. PFR과 CSTR의 장단점
3-1. 장점
1) PFR
- 유기물 제거 효율이 높아 동일한 제거 효율을 얻기 위한 포기조 소요 용량이 적다.
- 부하변동에 대하여 점감식 포기법, 계단식 포기법등으로 대처할 수 있다.
2) CSTR
-유독물질이 순간적인 포기조 내로 완전혼합되므로 충격부하에 강하다.
- 포기조내 높은 MLSS 유지 및 DO 공급이 가능하다.
3-2. 단점
1) PFR
- 충격부하 및 부하변동에 민감하다.
- 유입부에 BOD부하가 높아 DO가 부족하거나 불균형을 초래한다.
2) CSTR
- 동일한 용량의 PFR보다 처리효율이 낮다.
- 완전혼합에 필요한 동력이 많다.
- 반응물이 혼합되지 않고 순간적으로 유출되는 Short Circuiting 현상을 초래할 수 있다.
4. 반응기의 특성
1) 회분식반응기
- 반응이 진행되는 도중에 반응물이나 생성물을 넣거나 끄집어 내지 않는 반응기. 간단하고 보조 장치가 불필요하다.
- 시간에 따라 조성이 변화(시간이 독립변수)되는 비정상 상태의 조작이다.
-반응기내의 모든 곳의 조성은 각 순간마다 일정하다.
2) 관형반응기
- 유체의 흐름이 질서정연하다.
- 유체의 요소에 대하여 반응기내의 체류시간이 동일하다.
- 반응기내의 조성은 위치에 따라 변화된다.
3) 연속탱크형반응기
- 반응물이 잘 혼합되어 균일하게 되는 반응기이다.
- 나가느 흐름은 반응기내의 유체와 동일한 조성이다.

키워드

반응공학,   반응기 ,   반응기의 특성