회분식 반응기

소개

실험하면서 써놓은 것이라서 도움이 많이 될 것입니다.

목차

ABSTRACT

TABLE OF CONTENTS

1. INTRODUCTION
1.1 실험 목적
1.2 실험 이론
1.2.1 반응속도식
1.2.2 반응속도상수
1.2.3 반응속도상수의 온도 의존성
1.2.4 반응속도와 차수 결정
1.2.5 전도도 측정
1.2.6 회분식 반응기의 속도 해석

2. EXPERIMENT
2.1 실험 기구
2.2 실험 방법
2.3 주의 사항
2.4 물리 상수

3. RESULT & DISCUSSION
3.1 RAW DATA
3.2 CALCULATION
3.2.1 55℃일 때의 시간에 따른 농도변화
3.2.2 60℃일 때의 시간에 따른 농도변화
3.2.3 70℃일 때의 시간에 따른 농도변화
3.3 DISCUSSION

4. CONCLUSION

5. REFERENCE

본문내용

이 실험은 회분식 반응기에서 에틸아세테이트의 분해 반응을 용액의 전기 전도도를 실시간으로 측정하여 회분식 반응기의 기초 몰 수지식을 활용, 농도를 시간에 따라 측정한후 미분법이나 적분법을 통해 반응차수와 반응 속도 상수를 결정하는 것이다. 에틸아세테이트와 수산화 나트륨의 반응은 OH-과 반응하여 가수분해되고 다시 물에서 OH-가 발생되는 단계가 율속단계이다. 즉 수산화 나트륨과 아세테이트의 반응은 빠르기 때문에 율속단계의 반응차수를 아는 것이 중요하다.
하지만 OH- 이온은 NaOH에서 나오기 때문에 낮은 농도의 NaOH에 높은 농도의 CH3COOC2H6를 첨가함으로써 낮은 농도의 NaOH에 높은 농도의 에틸아세테이트를 첨가하는 방식으로 에틸아세테이트의 농도항을 상수로 취급할 수 있다.
낮은 농도의 NaOH를 많이 넣었기 때문에 CH3COOC2H6 농도항과 속도상수 kA 는 상수로 취급하고 α값을 결정할 수 있다. 이는 미분법과 적분법으로 알아낼 수 있는데 미분법은 ln(-dCA/dt) Vs ln CA에서 기울기와 절편을 통해 알 수 있고 적분법은 반응 차수가 1차인지 2차인지를 가정하여 공식에 맞게 시간과 농도 테이터를 변형 시켜 이것을 Plot 하여 직선이 나오면 그 반응 차수와 맞는 것으로 판단한다.
실험은 시간에 따른 농도변화를 실시간으로 알 수 있는 Batch reactor에서 실시 했으며 초기 NaOH 농도는 0.04 M 로 시작하였다.
그 결과 미분법을 통해 반응차수와 반응속도상수를 결정한 결과 55℃는 ln(-dCA/dt) Vs ln CA 그래프 회귀식에서 반응 차수 a가 2.325983이 나왔고 반응속도상수인 K가 4.484005이 나왔다.
60℃는 반응 차수 a가 2.241072, 반응속도상수 K가 4.228949이 나왔고 70℃에서는 반응차수 a가 2.529485, 반응속도상수인 K가 5.720657이 나왔다.
적분법에 의한 방법으는 먼저 55℃에서는 1차로 가정하여 (CA0/CA) vs t 로 변형했을 때보다 2차로 가정하여 1/CA vs t 로 변형시켜 플롯한 결과가 직선과 가까웠다. 이 때의 반응속도상수 K값은 21.397936로 나왔다.
60℃ 에서도 55℃와 마찬가지로 (CA0/CA) vs t 로 변형했을 때보다 1/CA vs t 로 변형하여 플롯했을 때가 직선에 가깝게 나왔으며 이 때의 반응속도 상수 K는 18.514828이 나왔다.
70℃ 에서는 60℃, 55℃와는 달리 직선에 거의 일치하지 않게 나왔다. 이때의 반응속도 상수 K는 20.322870가 나왔다.
온도의 영향을 받는 인자는 반응속도상수 이다. 온도가 증가할수록 아레니우스 식에 의해 속도상수 K 가 증가해야 하지만 실험중에 등온공정이 유지되지 못했기 때문에 원치않은 오차가 많이 생기게 되었다.

참고자료

· 1. 화학반응공학/ Octave Levenspiel, 2000/ (주)사이텍 미디어/ p.320~335
· 2. 반응 공학/ 장현태외 3인 공역/ 동화기술/ p.108~120
· 3. 반응공학/ 대영사/ 설수덕/ p.239~248
· 4. 화학반응공학/ 마크 E. 데이비스, 홍연기/ 동화기술/ P.112~130