화공기사 필기
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반응공학 - 평행반응과 연속반응화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 17. 14:53
1. 첫번째 평행 반응 위의 평행반응에서의 R과 S에 대한 반응속도식은 다음과 같다. 여기서 R과 S의 상대적인 생성속도의 비를 구하고 그 비를 가능한 크게 하려고 한다. 이렇게 함으로써 어떤 반응기를 써야 효과적이며 원하는 생성물(R)을 얻기 위해서 어떻게 해야 하는 지 알 수 있다. 1) a1 > a2 일때 (원하는 반응 > 원하지 않는 반응) - 선택도 R/S의 비를 높이기 위해선 반응물의 농도가 높아져야 한다. R을 생성하기 위해서는 회분반응기나 플러그 흐름 반응기(PFR)이 효율적이다. 2) a1 < a2 일때 (원하는 반응 < 원하지 않는 반응) - 원하는 반응이 원하지 않는 반응보다 반응차수가 낮은 경우 R을 생성하기 위해서는 반응물의 농도가 낮아야 한다. 따라서 큰 혼합흐름 반응기(CSTR..
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반응공학 - 순환반응기화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 16. 14:04
플러그흐름반응기(PFR)로부터 생성물의 흐름을 분리하여 그 중 일부를 반응기 입구로 순환시키는 것이 효과적일 때가 있다. 이러한 반응기를 순환반응기라 하며 이때 순환비 R(Recycle Ratio)는 다음과 같이 정의된다. 순환비는 0에서 무한대까지 변화시킬 수 있으며 순환비를 증가시키면 플러그흐름(R = 0)에서 혼합흐름(R = ∞)으로 변화한다. (R = 0) → 플러그흐름 (R = ∞) → 혼합흐름 1. 순환 반응식 순환반응기에서 반응속도식은 다음과 같다. 이때, Fao'은 반응기에 들어가는 흐름(원래의 공급물과 순환물의 합)이 전화되기 전 A의 공급물 속도이다. 이 식을 정리하여 순환비를 통해 나타내면 다음과 같은 식을 유도할 수 있다. 2. 순환반응기에 대한 성능식의 표현 1) εA ≠ 0인 경..
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반응공학 - 반응기의 크기 비교화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 16. 11:14
1. 단일반응기의 크기 비교 1) 회분 반응기(Batch reactor) ε = 0 에 대해서 회분반응기와 플러그 흐름반응기(PFR)는 같은 시간동안 반응하며, 작업에 필요한 반응기의 크기도 동일하다. 2) 혼합흐름반응기(CSTR)과 플러그흐름반응기(PFR)의 비교 n > 0 일때, CSTR의 크기(Vm) > PFR의 크기(Vp) - n > 0 일때, 혼합흐름반응기(CSTR)의 크기는 항상 플러그흐름반응기(PFR)의 크기보다 크다. 이 부피비는 반응차수(n)이 증가할수록 커진다. - 전화율이 클수록 부피비가 급격히 증가하므로 전화율이 높을 때에는 흐름 유형이 매우 중요해진다. 2. 다중반응계 1) 연속흐름반응기(PFR) ① 직렬연결 총 부피 = V1 + V2 + V3 + ... + Nn 직렬로 연결된 N..
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반응공학 - 흐름식 반응기(CSTR, PFR)화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 11. 15:38
흐름식 반응기의 특징은 다음과 같다. - 일정한 조성을 갖는 반응물을 일정한 유량으로 공급한다. - 연속적으로 많은 양을 처리할 수 있으며, 반응속도가 큰 경우에 많이 사용한다. - 반응기 내의 체류시간(τ)이 동일하다. - 반응물의 조성이 시간에 따라 변화가 없다. (= 정상상태) 1. 공간시간(Space - time)과 공간속도(Space - velocity) 회분식 반응기에서 반응시간 t 가 반응기의 성능의 측정인 것과 마찬가지로 공간시간(Space - time)과 공간속도(Space - velocity)는 흐름반응기에 대한 성능의 측정이다. 1) 공간시간(Space - time; τ) 공간시간은 다음과 같다. 공간시간 τ 가 클수록 생성물의 농도는 증가하고 양을 감소한다. τ 값이 2hr 라고 한..
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반응공학 - 회분식 반응기(변용반응기)화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 11. 00:51
변용 회분 반응기는 시간에 따라 반응 부피가 달라진다. 초기의 반응기 부피를 V0, 시간 t에서 부피를 V라고 하면 V는 다음과 같다. 이때 εA 는 반응물 A가 전혀 전화되지 않았을 때와 완전히 전환되었을 때 부피의 변화분율을 말한다. 여기서 yA0 = (NA0/N) = (반응물 A의 처음 몰수/반응물 전체의 몰수) δ = (생성물의 몰수 - 반응물의 몰수/ 반응물 A의 몰수) 이다. 만약 aA + bB → cC + dD 라는 화학반응식이 있다면 δ = (c + d - b - a)/a 로 구할 수 있다. 1. 0차 반응 균일계 0차 반응에서 반응물 A의 변화속도는 물질의 농도에 무관하다. 여기서 V = V0(1+ εAXA) 이다. 2. 1차 반응 3. 2차 반응
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반응공학 - 회분식 반응기(정용 회분식)화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 5. 17:09
- 회분식 반응기 (Batch Reactor)는 반응물질을 반응하는 동안에 담아두는 일정한 용기를 말한다. 회분식 반응기에서는 반응물을 처음에 용기에 채우고 잘 혼합한 후 일정시간 동안 반응시킨다. 이 결과로 생긴 혼합물은 방출시킨다. - 시간에 따라서 조성이 변하는 비정상 상태이다. - 반응이 진행하는 동안 반응물, 생성물의 유입과 유출이 없다. (FA0 = FA = 0) - 높은 전화율을 얻을 수 있다. - 소규모 조업, 새로운 공정의 시험, 연속조작이 용이하지 않은 공정에 이용된다. - 인건비가 비싸고 매회 품질이 균일하지 못하며 대규모 생산이 어렵다. 1. 전화율(Xa ; Conversion) - 화학반응에서 물질의 전화율은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 이때, Na는 시간 t에서 존재하는..
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반응공학 - 속도법칙화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 4. 17:05
1. 반응의 종류 1) 균일 불균일 반응 ① 균일반응 : 단 하나의 상을 수반하는 반응 ② 불균일반응 : 2개 이상의 상을 수반하며 일반적으로 상 사이의 계면에서 반응일 일어나는 반응 2) 가역 비가역 반응 ① 가역반응 : 정반응, 역반응이 동시에 진행되는 반응 ② 비가역반응 : 한 방향으로만 진행하는 반응 3) 기초 비기초 반응 ① 기초반응(Elementary Reaction) : 반응차수가 양론적인 반응 ② 비기초반응 : 비양론적인 반응 (실험식에 의해 속도식의 차수가 결정됨) 4) 단일 복합 반응 ① 단일반응 : 단일의 반응속도식 ② 복합반응 : 연속반응, 평행반응, 연속평행반응 등 2. 반응속도 aA +bB → cC + dD 위와 같은 반응식이 주어졌을 때 화학반응속도는 다음과 같다. 3. 반응속..
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반응공학 - 화학반응공학화공기사 필기/반응공학 2021. 3. 3. 18:27
1. 화학반응의 분류 1) 균일계 : 단일상에서만 반응이 일어나는 경우 2) 불균일계 : 두 상 이상에서 반응이 진행되는 경우 3) 균일계와 불균일계의 분류가 불분명한 반응의 경우 ① 효소 - 기질반응과 같은 생물학적 반응의 경우 ② 연소하는 기체화염과 같이 화학반응속도가 급격히 빠른 경우 비촉매 촉매 균일계 대부분 기상반응 대부분 액상반응 불균일계 불꽃연소반응과 같은 빠른 반응 - 콜로이드상에서의 반응 - 효소와 미생물의 반응 - 석탄의 연소 - 광석의 배소 - 산 + 고체의 반응 - 기액 흡수 - 철광석의 환원 - NH3 합성 - 암모니아 산화 -> 질산 제조 - 원유의 크래킹 - 이산화황의 산화 2. 화학반응속도식 - 반응시간의 변화에 따라 반응물의 농도는 감소하고 생성물의 농도는 증가하는 현상을 ..