화학공학실험 회분식반응기(batch reactor)

소개글

본 실험은 회분식 반응기를 이용하여 NaOH와 에틸 아세테이트의 반응 실험을 진행하며 시간에 따른 농도의 변화를 측정하는 실험이었다. 실험을 하는데 있어서 과량의 아세틸아세테이트를 첨가하여 CB의 농도를 상수로 취급하여 이론에 부합하여 실험을 하였다.
실험 데이터를 미분법 이용하여 반응차수와 반응속도 상수를 구하였으며 적분법으로 타당하게 나왔는지 확인을 하였다.
우선 실험을 시작하기 전에 반응기에 증류수를 넣고 교반시켜 세척을 해 냈다. 그리고 반응기에 0.04M의 NaOH 1L를 넣고 교반시키면서 피펫을 사용하여 에틸 아세테이트 10ml로 과량으로 반응기에 투입하였다. NaOH와 에틸 아세테이트가 반응하여 에탄올이 생성됨에 따라 전도도와 pH가 감소하는 것을 확인하였다. 이 과정을 상온(17℃) 300RPM, 상온(17℃) 400RPM,40℃ 300RPM으로 실험을 하였으며 이는 각 결과를 비교하여 반응차수가 어떠한 요인에 더 많은 영향을 받는지 알아볼수있었다.
데이터를 분석해 본 결과, 반응차수가 각 온도에서 정확이 1차 반응이 나오지는 않았지만, 반응차수는 반응온도가 증가했을 때 증가함을 볼수 있었다.

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구 및 시료
4. 실험방법
5. RESULT
6. DISCUSSION
7. Reference

본문내용

회분식 반응기를 이용하여 실험을 진행하고 시간에 따라 농도를 측정한다. 실험으로 얻은 데이터를 미분법 또는 적분법에 이용하여 반응차수와 반응속도 상수를 구한다.

실험이론

회분식 반응기

회분식 반응기는 소규모 조업이나 완전히 개발되지 않은 새로운 공정의 시험, 값비싼 생성물의 제조, 그리고 연속운전으로 전환하기가 용이하지 않은 공정들에 대해 사용된다. 반응기는 상단에 있는 구멍을 통해 충전된다. 회분식 반응기는 반응물을 반응기 내에 장시간 넣어 둠으로써 높은 전화율을 얻을 수 있다는 장점을 갖고 있지만, 한 회분당 이건비가 비싸고 회분마다 생성물의 품질이 균일하지 못할 수 있으며 대규모 생산이 어렵다는 단점도 지니고 있다.
회분식 반응기에서는 반응이 일어나는 동안 반응물 또는 생성물의 유입과 유출이 없다. 즉, Fjo = Fj = 0이다. 따라서 성분 j에 대한 일반 몰수지는 다음과 같이 된다.

참고 자료

H.Scott Fogler (2006), 화학반응공학 4판, Prentice hall
이트륨 옥살레이트결정의 성장 메카니즘 성민현, 김우식, 김준수
경희대학교 화학공학과, 한국 자원 연구소 (교반속도와 반응속도의 관계부분)