연속교반탱크반응기 (CSTR : Continuous Stirred Tank Reactor) (목적, 이론, 실험 장치, 실험 방법, 실험 결과)

소개글

연속교반탱크반응기 (CSTR : Continuous Stirred Tank Reactor) (목적, 이론, 실험 장치, 실험 방법, 실험 결과)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적
2. 이론
　(1) 반응기 (Reactor)
　(2) CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)
　(3) CSTR의 기본 공식
　(4) 실험에서 사용할 공식 - Macroscopic Mass Balance
　(5) 전도도의 측정
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
　(1) 시간에 따른 각 반응의 전도도를 plot한다.
　(2) 위의 결과를 종합해 화학반응에 미치는 영향을 고찰해 본다.
　(3) 반응기의 종류를 열거하고 그 특징을 간략하게 설명하시오.

본문내용

12.54
50
13.89
13.54
12.75
52
13.90
13.60
12.91
54
13.90
13.66
13.05
56
13.90
13.72
13.19
58
13.90
13.78
13.30
60
13.78
13.84
13.40
62
13.72
13.96
13.48
-실험2
KCl 용액 농도
0.01M
교반기 속도(RPM)
209RPM
증류수 유량
100cc/min
KCl 유량
100cc/min
유속
1.4ml/sec
시간
(min)
전도도 (s)
반응조1
반응조2
반응조3
0
0.04
0.05
0.04
2
0.31
0.08
0.05
4
0.55
0.14
0.06
6
0.73
0.23
0.08
8
0.82
0.34
0.12
10
1.01
0.45
0.17
12
1.11
0.56
0.25
14
1.19
0.66
0.31
16
1.25
0.74
0.39
18
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0.85
0.47
20
1.35
0.94
0.56
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1.38
1.01
0.64
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0.72
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0.80
28
1.46
1.19
0.87
30
1.47
1.24
0.94
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1.01
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1.49
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1.04
36
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1.13
38
1.51
1.37
1.18
40
1.51
1.39
1.23
42
1.52
1.42
1.28
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1.52
1.43
1.31
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1.52
1.44
1.35
48
1.52
1.46
1.39
50
1.52
1.48
1.43
(1) 시간에 따른 각 반응의 전도도를 plot한다.
●전도도변화 그래프
-실험1
-실험2
* 실험 변수인 용액의 농도에 따른 시간 변화를 비교하기 위하여 한 가지 예로 반응기 1에 대해서 각 실험의 결과를 그래프로 나타내었다.
(2) 위의 결과를 종합해 화학반응에 미치는 영향을 고찰해 본다.
실험 결과를 토대로 화학 반응에 미치는 영향을 고려해 보면 KCl의 농도가 클수록 일정 부피 속에 들어있는 입자 수가 많아지므로 충돌횟수가 증가하게 되어 전도도 또한 빠르게 증가함을 확인 할 수 있었다. 하지만 농도가 더 높은 용액이 전체적인 평형을 이루기까지 더 오랜 시간이 걸렸다.
(3) 반응기의 종류를 열거하고 그 특징을 간략하게 설명하시오.
1. 회분반응기(Batch Reactor)
회분 반응기는 소규모 운전이나 완전히 개발되지 않은 새로운 공정의 시험, 고가의 생성물 제조, 그리고 연속 조작으로 전환하기가 용이하지 않은 공정들에 대해 사용된다.
- 장점 : 반응물을 반응기에 장시간 놓아 둘 수 있음으로 해서 높은 전화율을 얻음
- 단점 : 단위 생산량당 인건비가 비싸고 대규모 생산이 어렵다. (한번 반응 완료 후 세척 이나 준비를 위해 휴지기간을 가지기 때문)이에 더해 반회분 반응기가 있는데, 회분반응기와 같은 단점을 지니고 있지만 온도 조절이 용이하다는 장점과 반응물 중의 성분의 농도를 낮게 유지 함으로써 원하지 않는 부반응을 최소화시킬 수 있는 특징을 지니고 있다. 액-액 반응이나, 기-액 반응 등에 주로 이용되며 기체가 액체내부에서 분사되는 방식을 통해 이루어지는 2상 반응에서도 사용된다.
2. 연속교반탱크반응기(CSTR)
강한 교반이 요구될 때 사용된다. CSTR은 단독으로 사용되거나, 여러개의 CSTR이 연결된 것 중의
일부분으로서 사용될 수도 있다. CSTR은 비교적 온도 조절이 용이하나 반응기 부피당 반응물의 전
화율은 흐름반응기들 중에서 가장 작다는 단점이 있다. 따라서 높은 전화율을 얻기 위해서는 대단히
큰 반응기가 필요하게 된다.
3. 관형반응기(Tubular Reactor)
1) 플러그흐름반응기(PFR)] : 긴 관 형태의 반응기로 내부의 흐름의 축에 대한 변화가 가장 이상적이라고 생각되는 반응기.
- 장점 : 상대적으로 유지 관리가 쉽고(운동부분이 없음) 흐름반응기 중에서 반응기당 전화율이 가장 높다.
- 단점 : 반응기 내의 온도 조절이 어려우며, 반응이 발열반응일 때는 국소고온점(hot spot)이 생길 수도 있다.
2) 고정층(충전층)반응기(Fixed Bed Reactor) : 고체 촉매 입자들이 충전된 하나의 관형 반응기.
- 장점 : 대부분의 반응에 대해 촉매반응기의 촉매 무게당 전화율이 가장 높다.
- 단점 : 온도 조절의 어려움을 가지고 있으며, 게다가 촉매를 교체하는 것이 일반적으로 어렵다. 때로는 기상흐름에 Channeling현상이 발생하여 편류가 일어남으로써 반응기층의 일부를 효과적으로 사용할 수 없게 만든다.

키워드

CSTR,   연속교반,   교반탱크,   반응기,   연속교반탱크반응기,   CSTR의 기본 공식,   염화칼륨