화학공학실험 | Plug Flow Reactor - 연속흐름반응기

 

 

 

TIP

 

 

산업에서 사용되고 있는 관류형 반응기에서 온도, 농도, 유속의 변화에 따라 반응 속도에 미치는 영향을 고찰하고 CSTR과 비교해 본다.

 

 

 

반응기

화학반응을 진행시키기 위해 사용하는 기구이며 반응장치라고도 한다. 또한 이 기구는 반응을 자유롭게 제어할 수 있게 만들어져 있다. 조작방식에 따라 회분식(回分式: 배치식), 유통식(연속식), 반회분식으로 분류된다. 회분식은 한 번 원료를 넣으면, 목적을 달성할 때가지 반응을 계속하는 방식이고, 연속식은계속해서 원료를 공급하고, 제품을 끌어내는 방식이다. 또, 반회분식은 처음에 원료를 넣고 반응이 진행됨에 따라 다른 원료를 첨가하는 방법이다.

 

 

관형반응기 [管型反應器, tubular reactor]

가늘고 긴 직관(直管), 코일 모양또는 U자형 곡관(曲管)의 한쪽 끝에서 반응원료를 공급하고, 다른 끝으로 반응생성물을 유출시키는 형식의 반응장치이다. 가열 ·냉각은 관의 외부에 장치한 자켓 또는 외관(外管)에 의하거나, 또는 관을 가열로 속에 장치한다. 반응유체의 흐름이 피스톤 흐름에 가까워서 체류시간의 불균형이 없고, 연차반응 등에 의한 지나친 부반응(副反應)을 방지할 수 있다. 기계구조가 단순하고 내압구조(耐壓構造)를 쉽게 만들 수 있는 외에 전열면적을 잡기가 쉬우므로 온도조절이 쉽고, 심한 반응열의 제거나 급격한 가열 ·냉각이 가능하다. 또 처리능력이 크며 용량을 바꾸기 쉽지만 긴 반응시간이 필요한 경우에는 장치의 규모와 압력 손실이 너무 커지는 결점이 있다. 석유의 열분해반응 등에도 이용된다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 두 개의 저장 용기에 각각 0.5N NaOH와 0.05N의 초산 에틸을 채운다

 

2) 뷰렛에 각각 NaOH와 HCl 표준 용액을 넣는다.

 

3) 반응용액 채취 후, HCl을 삼각플라스크에 넣어 잔존하는 NaOH 와 반응시킨다.

 

4) HCl과 반응시킨 후 페놀프탈레인 용액을 몇 방울 적하한 뒤, 적정용 NaOH으로 채취한 반응 용액을 종말점까지 적정한다. (산성 : 무색 → 염기성 : 붉은색)

 

5) 소비된 적정용 NaOH의 양을 측정하여, PFR 내에서 반응에 소모된 NaOH의 양을 계산한다.

 

6) 각 반응물의 유속을 변화하면서 실험을 반복한다.

 

 

 

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