화공시스템실험 에탄올 개질 결과레포트

목차

1. 실험 목표
1) 정성적 목표
2) 정량적 목표

2. 실험이론
1) 주반응식
2) 부반응
3) 에탄올 개질 반응 촉매의 반응특성
4) PID 제어기

3. 실험 설계
(1) Aspen
(2) LAb view

4. 실험 기구 및 시약

5. 실험 방법
1) 반응기 제조
2) 용액 제조 3) 실험 방법

6. 실험 결과
1) 1주차 (2:1 용액과 3:1 용액을 사용 CO/ZnO)
2) 2주차 : Pt촉매를 이용한 3:1 용액 출구 유량(cc/min)

본문내용

1. 실험 목표

1) 정성적 목표
에탄올 개질 반응의 시스템 설계 및 구현
2) 정량적 목표
에탄올과 물의 혼합물로부터 합성가스()의 유량 100ml/min 제조

2. 실험이론

-배경 : 최근 기하급수적인 인구증가와 기술 집약적인 사회로 변화함에 따라 에너지 수요가 급격히 증가하고 있다. 반면, 현대 사회의 주 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있는 화석 연료의 매장량이 한정적이다. 따라서 수소 에너지 필요하다. 그중 화석연료로부터 다량의 수소를 얻는 방법인 수증기 개질 반응을 중심으로 연구가 진행되고 있다. 수증기 개질반응은 다른 개질반응에 비하여, 공정 및 촉매 기술이 이미 확보되어 있고 수소의 생성량이 많다는 장점을 가지고 있다. 에탄올은 수소를 얻기 위해 사용되는 다른 연료들보다 훨씬 인체에 무독하고 환경 친화적이기 때문에 연료의 운반과 취급이 용이하다. 또한 에탄올의 가격이 싸기 때문에 경제적인 면에서도 다른 연료들보다 장점을 가진다고 볼 수 있다.

-공정 : 에탄올 주입공정(액체펌프) + 반응공정(반응기) + 분리공정(분리기)

<중 략>

열역학적 평형조성 계산은 일반적으로 잘 알려진 화학반응식의 평형상수를 사용하여 간단한 반응일 경우 비교적 쉽게 얻을 수 있으나 단위반응 개수가 늘어나고 조건이 다변화함에 따라 그 계산이 복잡하게 되는데, 이러한 경우 시스템을 구성하는 성분들에 대한 깁스 자유 에너지가 최소화되는 해당성분의 몰농도를 산출하여 평형농도를 얻을 수 있다. 시스템에서 총 깁스 자유에너지는 화학종 각각의 몰수 ni를 고려하여 다음과 같이 표현된다.

<중 략>

따라서 주어진 반응조건(온도, 압력)하에서 에탄올 개질반응의 평형농도를 계산하기 위해 Aspen Plus의 Rgibbs 기능을 사용하여 깁스 자유에너지(G)를 최소값을 구하고 이에 따른 평형조 성을 산출한다.

3) 에탄올 개질 반응 촉매의 반응특성
에탄올 수증기개질반응에 사용된 대표적인 촉매로는 Ni, Co, Rh 계열의 촉매가 있다.

참고 자료

없음