프로판 탈수소화반응

소개글

프로판 탈수소화반응에 대한 보고서 자료입니다.

목차

① 서론 ---------------------------------(2)
② 이론 ---------------------------------(2)
2-1 미분반응기------------- ---------------(3)
2-2 반응 속도식 결정 ------------------------(4)
2-3 프로판의 수소화 반응식 -------------------(4)
2-4 반응 속도 상수 -------------------------(6)
2-5 속도법칙의 결정 -------------------------(6)
2-6 가스크로마토그래피 ----------------------(9)
원리 ---------------------------------------(9)
GC 구조 ------------------------------------(10)
개요 ---------------------------------------(10)
장치 ---------------------------------------(10)
GC에 의한 농도분석 ---------------------------(14)
③ 실험방법 ----------------------------------(15)
④ 결과 및 토론 -------------------------------(16)
⑤ 결론 -------------------------------------(22)
⑥ 참고 문헌 ---------------------------------(23)

본문내용

0328 : X ⇒ X = 4.79318×10-8
190767.42 : 3.259*10-6 = 2836.2715: X ⇒ X = 4.84538×10-8
191427.33 : 3.259*10-6 = 2979.1935 : X ⇒ X = 5.072×10-8
-40ml/min일때
261704.91 : 4.031*10-6 = 3500.6174 : X ⇒ X = 5.39195×10-8
270523.28 : 4.031*10-6= 3630.5724 : X ⇒ X = 5.40983×10-8
247994.74 : 4.031*10-6= 3345.8967 : X ⇒ X = 5.43855×10-8
-50ml/min일때
314471.07 : 4.700*10-6 = 4087.903 : X ⇒ X = 6.10967×10-8
324218.9 : 4.700*10-6 =4010.6414 : X ⇒ X = 5.81398×10-8
350792.46 : 4.700*10-6 =4336.7552 : X ⇒ X = 5.81049×10-8
프로필렌 농도에 따른 프로필렌 면적을 도시한 그래프
Q2. 각 실험의 반응 속도()를 구하시오.
△ W = 0.05 g
프로판의 주입속도
(㎖/min)
(mol/mingcat)
30
40
50
*계산 방법
-프로판의 주입속도 30(ml/min)일때
390.822349ml
4.903×10-8
mol
L
=
mol
min
0.1g
L
1000mL
min · gcat
421.2083221ml
5.413×10-8
mol
L
=
mol
min
0.1g
L
1000mL
min · gcat
-프로판의 주입속도 40(ml/min)일때
-프로판의 주입속도 50(ml/min)일때
451.5942953ml
5.9×10-8
mol
L
=
mol
min
0.1g
L
1000mL
min · gcat
Q3. 각 실험당 ln에 따른 ln 를 그래프로 그려서 반응차수 와
ln K'를 구하세요.
- 질소의 농도가 일정한 상태에서 반응속도는,
or with
이 식에 로그를 취하면
ln() = lnk’ + ln
프로판의 주입속도
( ㎕ / hr )
프로판의 농도
(mol/L)
ln
ln
30
3.259*10-6
-12.6341
-15.4710
40
4.031*10-6
-12.4215
-15.2983
50
4.700*10-6
-12.2679
-15.1397
다시 정리하면 ln () = lnk’ + ln
반응차수 : 0.899
ln K' : -4.118
Q4. 각 프로판의 주입속도마다 N2의 농도가 일정하다고 가정하고, 다음 식을 이용하여
k 값을 구하세요.
k =
질소의 분압은 0.35MPa = (3.454)atm, PV=nRT, 는
(mol/L)
(atm)
(mol/L)
0.0163
3.454
0.0482
0.3382
*계산 방법
(mol/L) : lnK'=-4.118 따라서 양변의 자연로그를 없에면 k'= e^-4.2195 = 0.0163
0.35 Mpa
10^6 pa
1 atm
=
3.454231434 atm
1 Mpa
1.01325*10^5 pa
(atm) :
(mol/L) : 몰수==
3.454231434 atm
Kmol
=
0.0482
0.082Latm
873.15K
: 0.0163 (mol/L) / 0.0482 (mol/L) = 0.3382
토론
이번 실험은 연속식 미분반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt촉매상 에서 프로판의 기상 탈수소화 반응의 차수, 활성화 에너지 및 반응속도상수를 알아보는 실험이었다.
이 실험에서는 민감한 GC기기로 인해서 syringe로 sampling한 후 얼마나 GC 주입구에 좋게 injection하여 좋은 데이터를 얻는 것이 관건이었다. injection의 오차는 개개인의 주입방법에 따라 틀릴수도 있으며 sampling한 후 눈금을 맞추는 순간에서의 오차도 무시할 수 없다고 생각된다. 또한 syringe를 뜨겁게 하여 고무를 팽창시켜 공기의 출입을 막아 진공상태로 만들어야 하는데, 완벽히 진공상태가 되지 않았을 것 이다.
반응속도상수는 실제로 반응에 참여하는 성분들의 농도에 무관하다. 또한 k를 비반응 속도상수라 하기도 하며, 이는 온도에 크게 의존한다. 우리가 실험한 프로판 수소화 반응 같은 기상반응에서 k는 촉매의 영향을 받으며, 전압의 함수가 될 수 있다. 압력이 올라가면 흡착량이 늘어나기 때문에 반응속도가 빨라지고, 반응속도상수 k도 커지게 된다. 프로판 수소화 반응에서 프로판의 압력에 대한 변화는 수소의 압력에 대한 변화보다 훨씬 작게 나타난다. 이는 프로판의 흡착이 수소의 흡착보다 더 강하다는 것이다.
마지막으로 화학반응에 사용되는 촉매는 사용도중에 원래의 반응 선택도보다 점점 감소하는 Deactivation과정을 나타낸다. Deactivation에는 반응물질에 포함된 불순물에 의한 poisoning, coking, fouling등이 있다. Deactivation이 일어남으로써 이는 반응속도를 떨어뜨리고 반응속도상수를 감소시키게 된다. 반응이 진행 될수록 점점 반응속도상수(k)를 감소시키는 요인을 발생하게 될 수 도 있다.
결 론
Pt/Alumina촉매상에서의 프로판 수소화 반응의 반응차수(α)는 0.899이고, 반응속도상수(k)는 0.3382임 을 확인할 수 있다.
참고문헌
ⓐ 핵심 물리 화학 3판, 교보문구, (신재순, 이순기, 강춘형, 김영대 공역), p213~224 2005.2.1
ⓑ 응용물리화학, 녹문당, 이재원 외저, 2001.2.25, p294~301
ⓒ www.naver.com 백과사전 (시약조사)
ⓓ 기기 분석의 원리 제 5판, 자유아카데미(SKOOG, HOLLER, NIEMAN)p829~854
ⓔ화학반응공학4판 H.Scott Fogler 2006 (주) 피어슨 에듀케이션 코리아 P135, 312~322
ⓕ분석화학 Ddaniel c .harris 자유아카데미 726~ 728p
ⓖ화학대사전8 화학대사전9 화학대사전10 김창홍, 윤창노, 한호규, 정옥상, 이동휘, 김성진 CAC화학아카데미 클럽
ⓗ실용적인 기체. 액체 크로마토그래피와 질량분석 김택제, 명승운, 조현우, 김명순 자유아카데미
92~96p

키워드

프로판,   탈수소화,   백금촉매,   GC,   미분반응기,   반응 속도식 결정,   가스크로마토그래피,   반응 속도 상수