화학공학소재연구정보센터

Applet을 실행할 수 없는 경우에는 Java Run-time Environment(JRE)을 설치하십시오. http://java.com/download/
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Theory

두 가지 경로의 A의 분해반응을 생각해보자.

수식

속도식은 다음과 같다.

수식

위의 두 식을 나누면 R과 S의 상대적인 속도식이 된다.

수식

그리고 이 비가 가능하면 크게 되길 바란다.
여기서 수식만이 우리가 조절하고 제어할 수 있는 인자이다. 그리고 MFR을 하거나, 높은 전환률을 유지하거나, 피드에 inert를 증가하거나, 증기상의 압력을 감소시켜 수식를 낮게 유지할 수 있다. 반대로 PFR를 사용하거나, 낮은 전환률을 유지하거나, 피드에 inert를 제거하거나, 증기상의 압력을 증가시켜 수식를 높게 유지할 수도 있다.

만약 수식 또는 원하는 반응의 차수가 원하지 않는 반응의 것보다 크다면 R/S의 비가 높아져서 높은 반응 농도가 좋은 조건이 된다. 결과적으로 batch 또는 PFR이 반응기의 크기를 작게하는 좋은 형태가 된다.

만약 수식 또는 원하는 반응의 차수가 원하지 않는 반응의 것보다 작다면 낮은 농도가 좋은 조건이 된다. 이 때는 큰 MFR이 요구된다.

수식 또는 두 반응의 차수가 같으면 다음과 같은 식이 된다.

수식

수식에 의하여 고정되므로 반응기의 형태에 영향을 받지 않는다.
만약 생성물 배분을 계산하기 위하여 수식, 수식를 도입한다. 반응물 A의 분해반응에서 수식는 원하는 생성물 R로 전환되는 순간에 사라지는 A의 변화를 의미한다. 우리는 이를 instantaneous fractional yield of R이라고 하고 다음과 같다.

수식

수식는 R로 전환되는 모든 A의 분율로 정의한다. 그리고 overall fractional yield of R로 표기한다. overall fraction yield는 반응기의 내부의 모든 점에서 instantaneous fractional yield의 평균값에 해당하고 다음과 같다.

수식

overall fractional yield 는 반응기 출구에서 생성물 배분으로 표현된다. 수식는 반응기 내부의 흐름의 형태에 의존한다. plug flow에서 수식는 반응기를 통하여 점차 변하므로 다음과 같다.

수식

mixed flow의 경우에는 수식로 일정하므로 수식는 반응기를 내에서 일정하다.

수식

수식에서 수식로의 반응에서 overall fractional yield는 다음과 같다.

수식

Manual

Applet Ⅱ는 MFR(Mixed Flow Reactor)과 PFR(plug Flow Reactor)의 평행반응(parallel reaction)에서 원하는 생성물이 최대 농도를 갖게 되는 조건을 수율(yield)과 관련하여 계산할 수 있는 프로그램이다.

Applet

Applet Ⅱ는 왼쪽의 그림과 같이 네 부분으로 나뉘어져 있다. ⓐ는 생성물의 수율을 반응물의 농도에 대해서 MFR와 PFR의 경우에 도시화한 부분이다. ⓑ에서는 3가지 생성물이 있는 평행반응을 나타내었으며, 원하는 생성물을 클릭하면 붉은 색으로 변하면서 선택할 수 있다. ⓒ는 반응물의 초기 농도, 각 반응의 차수(order)와 속도상수(rate constant)를 결정할 수 있는 부분이다. ⓓ는 MFR과 PFR에서 반응물의 농도가 어느 정도 일 때, 생성물의 농도가 최대가 되는 가를 보여주는 부분이다. ⓒ에서는 반응물의 초기 농도와 각 병렬반응의 속도상수와 차수를 선택한다. 그리고 "Enter"를 누르면 결과가 ⓐ에 나타난다.
그리고 ⓑ에서 원하는 반응을 클릭하면 ⓐ에 원하는 생성물의 농도와 수율에 관한 도시적인 표현이 나타나고, 결과는 ⓓ에서 MFR과 PFR에서 반응물의 결과가 어느 정도일 때, 최대 생성물의 농도가 얼마나 되는 가를 알려준다.