벤젠의 수소화 반응

소개글

벤젠의 수소화 반응에 대한 보고서 자료입니다.

목차

요약
1)서론

2)실험이론
2-1 벤젠 수소화에 의한 사이클로 헥산 제조 공정
2-2 미분반응기
2-3 미분반응 설계식
2-4 아레니우스의 식
2-5 가스크로마토 그래피
2-6 GC에인한 농도 분석

3)실험방법
3-1 실험장치 소개
3-2 실험 방법
3-3 GC분석
3-4 시약조사

4)실험 결과 및 토의
4-1 실험 결과 및 계산
4-2 토의

5)결론

6)참고문헌

본문내용

= 0.35*E06/(1.01325*E05)
= /(0.082 * 373)
4-2.토의
이 실험의 목적은 연속식 미분반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt 촉매상에서 벤젠의
기상 수소화 반응의 반응차수 및 반응속도 상수를 얻고자 하는데 목적이 있다. 실험에서는 전처리
의 시간이 많이 걸리기 때문에 실험 시작 전부터 전처리를 미리 해놓아야 일찍 마칠 수 있다. 우리
조 같은 경우 조교님이 미리 전처리를 해주셨기 때문에 일찍 실험을 마칠 수 있었다. 전처리가 어
완벽히 끝난후에 본격적인 실험을 시작한다. 벤젠의 주입속도를 2.6 , 2.8 , 3.0으로 달리하여 실
험을 하였다. 벤젠을 주입시켜 반응시킨 후 30분간 기다린다. 30분후에 반응이 종결된 것이라 생
각하고 gas tight syringe를 이용하여 1ml씩 뽑아 GC에 분석을 한다. 1ml를 넣을 후 다음
injection까지 3분을 기다린다. 3분이란 시간은 column에서 시료가 완전히 연소하는데 걸리는 시간
이라고 한다. 3분후 다시 1ml를 injection한다. 같은 피크가 3번 연속으로 나올 때까지 계속 실험한
다. 3번 같은 피크가 나오면 반응이 완전히 된것이라고 생각하고 다음 농도로 넘어가서 같은 실험
을 반복한다.
n' = 0.879*v/78.11/60/1000 , = n'*0.082*298*1000/1 , = n'/υ0*1000
= (120+υC6H6,25)*373/298 식을 이용하여 기본 값들을 계산한다. 그 후에 GC로 분석된
피크의 면적과 (출구의 벤젠이 사이클로 헥산으로 100%전환되었다고 가정하고)사이클로 헥산의
농도와 그래프를 그린다. 그리고 = υ0*CC6H6/△w/1000의 식을 사용하여 각 주입속도에
의한 반응속도 를 구할 수 있다. 그리고 벤젠의 초기 농도와 반응속도와의 관계식을 구할
수 있는데 각각의 값에 자연로그(ln)를 취하면 ln() = lnk’ + ln 이고 이를 계산하여
p 그래프로 그려서 반응차수 와 ln K'를 구한다.그 결과 y = 1.0001067118 x + 1.7945486834
의 식이 나왔다. 앞의 식을 ln (r'C6H12) = lnk' + αln(C6H6)O 와 비교하면 반응차수 는
1.0001067이 나오고 ln K' : 1.794549의 값이 나온다. 따라서 k'의 값은 6.01673047이 되며
모든 의 값이 일정하다 가정하고 k의 값을 구하면 k = 53.276024의 값이 나옴을 알 수 있다.
여기서 k값의 오차는 이론보다 클 것으로 추정된다. 먼저 검량선에 의한 오차를 들 수 있다.
Q3에서 GC로 분석된 피크의 면적과 (출구의 벤젠이 사이클로 헥산으로 100%전환되었다고 가정
하고)사이클로 헥산의 농도와 그래프를 그릴 때 값이 0.9794이 나왔다. 값은 검량선이 얼마
나 직선에 가까운지를 알아보는 척도로써 1에 가까울수록 직선에 근접한다는 것을 뜻한다. 그러am
로 최소한 0.999이상은 되어야 정확한 값을 얻을 수 있다. 여기서의 오차가 k'값에 영향을 주어 k
값에 영향을 주었다. 검량선에 의한 오차를 줄이기 위해서는 검량선이 직선이 나오도록 많은 실험
을 통해 그 데이터들을 평균내서 검량선을 작성하면 오차를 줄일 수 있다. 다음으로 단열에 의한
오차이다. 이 실험은 단열상태라 가정하고 실험을 하였다. U자관 앞뒤로 단열재를 비치하였다. 단
열재란 스티로폼. 석고보드. 폴리 우레판폼. 석면등이 있는데 이것들은 전부 분자와 분자사이에 공
기층을 형성하여 이 공기층으로 인하여 열을 저장하여 열전달을 막아주는 것으로써 현제 좋은 단
열재들이 많이 개발되었지만 열손실이 전혀 없는 단열재는 아직 존재 하지 않으므로 그 열손실로
인하여 k의 값이 영향을 받아 오차를 불러 일으킨 것으로 보인다. 다음으로 기체 혼합물을 이상기
체라 가정하였다. 하지만 이상기체는 이론에서만 존재하는 기체이다. 실제기체는 조금이나 이상기
체의 범주에서 벗어난다. 조금의 차이가 오차가 되었다. 마지막으로 촉매의 비활성화에 의한 오차
이다. 반응이 진행되면서 탄화수소가 생겨 이것이 촉매의 표면이나 내무에 붙는 coking현상이 생
겨 반응 속도 상수에 영향을 주었다.
5)결론
연속식 미분반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt 촉매상에서 벤젠의기상 수소화 반응의 반응차수 및 반응속도 상수를 얻고자 하는데 목적이 있다. 실험 결과 반응차수 는 1.0001067이 나오고 k값은 53.276024이 나옴을 알 수 있다.
6)참고문헌
FOGLER-화학반응공학(1st edition), 송승구외 공역, 회중당, p201~203
물리화학 Gilbert W. Castellan, 1986, (주)사이텍 미디어 p722, p726～73
Octave Levenspiel, 화학반응공학 2000, (주)사이텍 미디어, p.3～6, p.461～478
http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110204&eid=xz0dn8oa2E7Btxv82rhuxmq8+gnEJ2At&qb=vcPFrLfOx+276g==
www.snurips.ac.kr/erp/erpmenus/main_gijajae/upLoadFiles/15.가스크로마토그래피
시약
벤젠 - http://100.naver.com/100.nhn?docid=774117
시클로헥산 - http://100.naver.com/100.nhn?docid=100943
목차
★요약.........1
1)서론.........1
2)실험이론
2-1 벤젠 수소화에 의한 사이클로 헥산 제조 공정..2
2-2 미분반응기........2
2-3 미분반응 설계식.......3
2-4 아레니우스의 식.......4
2-5 가스크로마토 그래피......4
2-6 GC에인한 농도 분석......7
3)실험방법
3-1 실험장치 소개.......7
3-2 실험 방법........7
3-3 GC분석........8
3-4 시약조사........8
4)실험 결과 및 토의
4-1 실험 결과 및 계산......9
4-2 토의.........12
5)결론.........13
6)참고문헌........13

키워드

수소화반응,   반응차수,   반응속도상수,   아레니우스의 식,   미분반응기