반응 및 제품 제조 이해 1. 반응 시스템 파악

(주의!: 생산성 향상 및 공정 개선 1. 반응시스템 파악과 같은 내용을 컴팩트 하게 정리한 것이다.. 다만 반응 및 제품 제조를 이해하는 챕터의 선행지식으로서 중요하므로 다시 가져왔다.)

 

일단 제품 제조를 이해하려면 공장에서 일어나는 화학반응을 제대로 이해해야 한다. 그래서 반응 시스템을 파악해야 한다.

 

1. 반응 메커니즘과 조건 파악하기

실험을 통해 반응차수와 반응속도상수, 활성화에너지를 구해 반응속도식을 작성함으로서 온도와 압력에 따른 반응 변화의 메커니즘을 알 수 있다. 이후  온도·압력·체류시간을 달리한 실험을 수행하고 각 조건의 전환율·선택도·수율을 비교한다. 

또 각 조건에서 반응물과 생성물의 엔탈피·비열·몰수 변화 등을 이용해 반응열을 계산한다.

 

온도를 높였을 때 목표반응뿐 아니라 부반응도 빨라진다면, 무조건 온도를 높이는 게 좋은 건 아니겠지?

또 용매에 따라 반응물이 얼마나 잘 녹고 혼합되는지 달라질 수 있고, 체류시간에 따라 전환율과 수율도 달라질 수 있어.

따라서 실험결과를 바탕으로 원하는 제품의 수율과 생산성, 경제성, 안전성을 고려한 적절한 반응조건을 결정해야 한다.

 

반응속도식 → 온도·압력·체류시간을 달리한 실험을 수행 -> 부반응 전환율·수율, 반응열 계산하고 최적점 찾아보기.

 

 

2.촉매특성 파악하기

촉매 비활성화를 예측하고 교체주기를 결정한다.

 

3.반응 위험요소 파악하기

열폭주 → 안전 운전 조건 파악 → 압력·폭발 위험 계산 → MSDS

 

정리: 속도식을 구하고 조건을 달리한 실험을 하며 부반응, 전환율, 수율, 반응열을 계산한다. 이후 최적점을 선정하는 검토를 수행한다. 이때 촉매 특성을 파악해 교체주기를 결정하고 반응 위험요소(열폭주, 고압, MSDS)를 파악한 후 안전 운전 조건을 명심해야 한다.