본문 바로가기

공학 문제해결/화학공정

【화학공학】반응기. Reactor

반응기에 대해 문제를 풀기 전, 반응기가 어떤 것인지 간단히 알아보도록 하겠습니다.


1. 반응기(Reactor)



화학반응을 진행시키기 위해 사용하는 기구.  최적의 환경을 제공하여 반응이 잘 일어나도록 해줌


형태로는

Tank 타입 : Batch Reactor(배치), CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor)

Tube 타입 : PFR (Plug Flow Reactor), PBR (Packed Bed Reactor)


로 분류가 됩니다. 이중 Batch Reactor만 연속적이지 않으며 나머지는 연속흐름 반응기입니다.




2. Batch Reactor


 
교반기와 하나의 탱크

Batch Reactor
장점

  • 반응이 진행되는 동안 채우거나 비우지 않음

  • 장시간 가동 시 높은 전환율(전화율)을 얻을 수 있음

  • 운전 유용성 (제품1 생산 후 2 생산 가능)

  • 청소가 쉬움

단점
  • 회분당 비용이 많이 듦
  • 생성물의 품질이 고르지 못함


3. CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor)

Batch에 반응물과 생성물이 들어오고 나감.

CSTR 장점
  • 반응물과 생성물이 연속으로 흐르면서 정상상태 유지

  • 반응기 내 조성이 일정하게 유지

  • 액상반응에서 주로 사용

  • 연속 운전이 가능

  • 온도 조절이 용이

  • 2상 운전이 용이

  • 낮은 운전비용

  • 청소가 쉬움

단점
  • 단위부피당 낮은 전환율
  • 교반이 불량할 경우 By Passing 발생

4. PFR (Plug Flow Reactor)
하나의 긴 튜브

PFR 장점
  • 연속반응

  • 반응물의 농도가 연속적으로 변화

  • 정상상태

  • Gas Phase(기상)물질에 이용

  • 대량생산 및 연속생산

  • 고속반응. 고온

  • 단위부피당 높은 전환율

  • 낮은 운전비용

단점
  • 온도 조절이 어려움
  • 운전 정지 및 청소시 고비용
  • Channeling 발생의 가능성이 있음

5. PBR (Packed Bed Reactor)

하나의 긴 튜브에 고체촉매가 충전된 상태.

장단점은 PFR과 같다.

추가되는 단점으로는 촉매가 시간이 지날수록 불순물로 인해 수율이 떨어짐.