【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.