화학반응공학 설계 보고서

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목차

1. 설계 문제
2. 반응기
3. 반응기 종류 및 특징
4. 반응기 선정
5. 반응식 계산
6. 안전성 및 윤리성
7. 참고문헌

본문내용

1. 설계 문제
L-malic acid의 생산은 고정화 Bacillus flavum MA-3의 세포로부터 생산한다. 촉매가 제공된 Fumarase의 존재하에 아래 반응을 고려해보아라.
HOOCCH=CHCOOH + H2O -> HOOCCH2CHOHCOOH
푸마르산과 물의 반응을 통해 말산 을 생성하는 식이다.

조건) 푸마르산의 전화율은 99%
1. 2mol/L의 푸말산 100㎥/day를 공정하기 위한 반응기를 설계하시오.
2. 얼마만큼 생성물이 생성되었는가?
3. 이 일을 성공적으로 수행하기 위한 반응기를 결정하여라.
4. 어떠한 안정성이 고려되어야 하는가?
5. 이 공정을 설계할 때 고려되어야 할 윤리성은?

2. 반응기
반응기란 석유화학공업이나 메탄올, 암모니아의 합성화학공업 등의 촉매화학 반응용에 사용되는 것. 용기(탑)의 내부에서 원료인 액체 등이 유동하는 사이에 교반, 접촉, 가열 등에 의해 반응하며, 출구에서 제품으로서 연속적으로 꺼내는 것이다.
반응기의 운전 및 유지는 반응기의 조작방법이나 구조형식에 의해 최적조건이나 문제점을 제시할 수 있으며, 일반적으로 운전의 안정성과 최적화 제어의 2면이 중요한 사항이다.
3. 반응기 종류 및 특징
(1) 회분식 반응기 (Batch reactor)
적용: 소규모 조업이나 완전히 개발되지 않은 새로운 공정의 시험, 값비싼 생성물의 제조, 그리고 연속운전으로 전화하기가 용이하지 않은 공정들에 사용
특징:반응이 일어나는동안 반응물 또는 생성물의 유입과 유출이 없다. 반응물과 생성물이 단일 유체인 균일계 반응이다
장점:장기간 넣어 둠으로써 한번 돌릴 때 높은 전화율 나타낸다. 온도조절에 용이하고 반응물의 충전 및 혼합이 신속히 이루어져 반응 초기 온도에 빠르게 도달하게 된다. 운전유연성이 있다 (같은 반응기로 A생산후 B생산가능)
단점: 한 회분당 인건비 비싸다. 생성물의 품질이 균일하지 못할 수 있으며, 대규모 생산이 어렵다(한번 반응 후 세척과정 필요)

참고 자료

스콧 포글러,『화학반응공학』,반인수 외 8인 옮김,프로텍미디어,2006
도진환, 『화학반응공학 R을 이용한 반응기 설계와 해석』,동화기술,2017
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6124405&cid=60409&categoryId=67305
http://yci.co.kr/%C7%AA%B8%B6%B8%A3%BB%EA%20MSDS.pdf