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"자발성"은 시스템의 최종 상태와 초기 상태 사이의 깁스 자유 에너지 차이를 의미하기 때문이다. 따라서 "자발성"은 열역학적 양이며, 우리는 열역학이 초기 상태에서 최종 상태로 이동하는 데 필요한 시간이나 경로, 시스템이 사용하는 메커니즘에 관심이 없다.  방금 언급한 모든 것은 화학 반응 속도론 분야에 속한다. 반응은 자발적일 수 있지만 동시에 매우 느릴 수도 있다. 다이아몬드가 흑연으로 변환되는 것은 자발적이지만(실내 조건에서) 보석상에게 안심을 주기 위해 매우 느리다.  열역학이 속도론으로 연결되면, 우리 모두는 즉시 죽어야 한다..

Q1) A->B이고 기초 액상반응이며 부피유량이 10dm^3/min이고 반응속도 상수는 0.23min-1 일때 출구농도가 입구농도의 10%가 되는데 필요한 CSTR. PFR 반응기의 부피를 구하여라. SOLUTION)먼저 CSTR에서 부피를 구하는 식을 만들기 위해 몰 수지, 속도식, 화학양론을 결합한다.몰수지: V=FA0(X2-X1)/(-ra)속도식: -ra=0.23/min * CA화학양론:CA=CA0(1-X)부피유량이 10dm^3/min 대입시출구농도가 입구농도의 10%가 되었다는 말은 전화율이 90%라는 것과 같아.X=0.9 대입시 391.3 dm^3이 답이 되지 이제 PFR을 알아보자몰 수지, 속도식, 화학양론을 결합하면몰수지:V=FA0∫dX/-ra from x in to x out속도식: -ra..

저번 시간에는 정상상태 비등온 반응기를 설계하는 데 필요한 식이 정리된 표 8.1까지 공부하였다. 다시 한번 표를 첨부한다.  기호는 다음과 같다.U=열전달이 얼마나 잘되는 지 나타내는 총괄전열계수A=CSTR의 열교환이 일어나는 면적a=pfr에서 단위 볼륨당(반응기 부피당) 열교환이 일어나는 면적Cpi=i의 평균 열용량 J/mol/KCpc=냉매의 열용량 j/kg/K△Hrx=반응열△Hºrx= Q닷: 반응기에 가해진 열참고: 표 8.1만으로 충분할까?표 8.1은 비등온 반응기 설계에서 에너지 수지식을 요약한 것으로, 다양한 반응기에 대해 필요한 수식을 간략히 정리해 두었기 때문에 실무적인 설계나 문제 풀이에 매우 유용합니다. 하지만, 몇 가지 고려사항이 있습니다.표 8.1만으로 충분한 경우설계 문제를 풀 때..

문제: 연간 4억 2백만 파운드의 에탄을 원료로 하여 연간 2억파운드의 에틸렌 글리콜을 생산하는 화학공장을 설계하시오. 이 문제를 풀기 위해 필요한 것을 먼저 나열해보자.---------------------------------------------------1. 에탄 ->에틸렌 글리콜의 반응식2. 개략적으로 공정도 그리기3. 몰 수지식 세우기 ( 4억 2백만 파운드, 2억파운드는 몇 몰일까?)4. 반응조건(P,T, 전화율)5.에탄 -> 에틸렌글리콜 반응에 대해 조사하기 (등온인지, 등압인지 등등)7. 어떤 반응기를 쓸 지 알아보기----------------------------------------------------1.에탄 -> 에틸렌글리콜의 반응식에탄으로부터 에틸렌 글리콜을 생산하는 과정은 여..

가소제인 dibutyl phthalate(DBP)는 N-부탄올과 monobutyl phthalate(mbp)를 반응시켜 생산하며 이는 1200만 lb/yr의 잠재시장을 가지고 있다. 반응은 기초속도법칙을 따르며 촉매로는 H2SO4를 사용한다. 반응기에 들어가는 흐름에서 MBP농도는 0.2lbmol/ft^3이고 부탄올의 몰 유량은 5배이다. 100F에서 비반응속도는 1.2ft^3/lbmol hr이다. 이 프로젝트를 1년에 30일 동안 수행할 수 있는 크기가 1000gal인 CSTR과 관련 주변장치들이 있다(24h/day 운전)  a)예측된 시장의 33%를 생산 (즉 400만 lb/yr)하고자 하는 경우에 1000gal 반응기 출구에서의 전화율을 구하여라. 일단 문제상황 요약을 먼저 시도해보자.1. A+B ..

저번시간 요약: 화학공정의 대부분의 반응은 1차, 2차 비가역 공정이다. 이때 몰수지, 속도법칙, 화학양론을 조합하여 각 반응기에서 1차, 2차 비가역 공정이 일어날 때 부피를 구하는 공식(암기는 중요하지 않음)과 구하는 과정을 학습하였다.이때 사용했던 가정은 등온 등압에서 진행된다는 것이다.등온 등압에서 진행될 경우 농도식에 있던 온도, 압력 텀이 사라지면서 농도는 오직 전화율만의 함수가 된다. 그러나 압력강하가 무시되려면 액상반응이거나, 기상반응이라면 반응이 CSTR혹은 batch에서 일어나는 경우여야 한다. 1. CSTR에서의 기상 반응 (압력강하 무시가능)CSTR의 경우, 내부가 완전 혼합 상태를 유지하기 때문에 반응기 내 전체 압력이 거의 일정하게 유지됩니다.그러나 기체가 유입되거나 유출될 때 ..

화학반응기에서 오직 한 가지 원하는 반응이 일어나는 것은 희귀한 일이다. 주로 복합반응이 일어나며 반응 중의 일부는 원하는 반응이지만 일부는 원하지 않는 반응이다.  (주석: 약 60-80% 정도의 화학 공정에서 복합반응이 일어난다고 추정되는데, 이는 반응 조건, 촉매 선택, 반응물의 다양성 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있어. 산업 반응이 특히 복합반응을 자주 포함하는 이유는 반응 조건의 최적화가 복잡하고, 대규모 반응 환경에서 여러 경로가 동시에 개입될 가능성이 크기 때문이야.) 화학공장의 경제적 성공을 위한 중요한 요소들 중의 하나는 원하는 주 반응과 함께 일어나는 부반응을 최소화하는 것이다. 이 챕터에서는 복합반응에서 반응기의 선택방법과 일반적 몰 수지에 대하여 논의한다. 목표:1)복합반응의 네..

촉매반응단계 제 5장에서 본 것과 같이 화학반응 기술자는 반응속도 자료를 분석하여 반응속도식을 유도할 수 있어야 한다. 그러나 실험자료가 주어지더라도, 불균일 촉매반응의 속도식은 거의 멱수법칙 모델을 따르지 않기 때문에 속도자료로부터 식을 끌어내기가 상당히 어렵다.  오늘은 촉매 속도자료가 주어졌을 때, 어느 단계가 속도결정단계인지 판단하는 방법론을 배울 것이다.  촉매반응은 보통 7단계로 나뉘는데, 이는 다음과 같다. 1.촉매입자의 외부표면으로 반응물 A의 접근 (확산)2.촉매의 구멍으로 A가 들어감 (확산)3.내부에 있는 표면에 A가 흡착 4.촉매 표면에서 반응 A->B 5.표면에서 B가 탈착 6.내부에서 입구로 확산7.입구에서 밖으로 확산. 대부분의 상황에서는 3 4 5단계가 속도결정단계이다. 촉매..

10.1: 촉매촉매는 반응의 속도를 빠르게 해주지만 공정을 변화시키지는 않는 물질이다. 많은 산업 공정에서 촉매의 선택이 공정의 효율성, 경제성, 환경 영향을 크게 좌우하므로 공정의 설계에 있어 빠지지 않고 사용되는 매우 중요한 물질이다. 촉매는 반응을 빠르게 하기도 하지만, 여러가지 반응이 있을 때 특정 반응의 선택도를 높이기도 한다. 예를 들어 효소가 인체내에서 특정 분해반응만 촉진시키는 것이 있다. 촉매는 두 가지 유형이 있는데, 대부분의 화학공정에서는 불균일 촉매가 자주 쓰인다.  10.1.2:촉매의 특성촉매 반응은 유체-고체 계면에서 일어나기 때문에 계면의 면적을 크게 하는 것이 반응속도를 빠르게 해준다. 대부분의 촉매에서 이 구조는 다공성 구조에 의해 제공된다. 촉매는 다섯개로 나눌 수 있는데..

The next best thing to knowing something is knowing where to find it.---------------------------------------------------앞 장에서 보았듯이 화공에서 다루는 대부분의 반응(약 70%)는 비가역 0차 1차 2차반응이다. 30%는 가역반응이거나, 복잡한 차수를 가진 반응이다. 예를 들어 다음 속도식을 보자.이건 기초반응(0차, 1차, 2차)를 따르지 않음을 알 수 있다. 그렇다면 어떻게 이런 속도식이 나오는 걸까? 일단 이 속도식은 실험을 통해 측정된 속도식이다. 이 후 왜 이런 식이 나오는지를 분석을 통해 알아볼 수 있다. 그것은 바로 활성 중간체의 개념을 도입하여 설명할 수 있다. 활성중간체란 반응 중간에 생기지..