| 초록 |
촉매 공정의 주요 부분- 즉 Steam reforming, 일산화탄소의 메탄화 반응, 암모니아, 황산, 메탄올의 합성 같은 기초적 화학 산업과 무수프탈산, 비닐 아세테이트, 산화 에틸렌의합성 같은 석유 화학 산업, 그리고 석유 정제 등-은 고정층 반응기에서 수행된다[1,2]. 일반적으로 촉매 화학 반응기를 설계하는 전통적인 접근은 bench scale 실험을 통해 기초자료를 수집하고, 다음으로 공장 규모의 pilot plant 연구를 통해 full scale 현장 반응기설계의 모든 data를 찾는다[3]. 따라서, 화공 기술자는 촉매 고정층 반응기 내부에서 일어나는 열 및 물질 전달의 제현상을 수학식을 세워 모델링 한 후 컴퓨터를 이용한 수치해를 구하여 반응기의 최적 설계를 함으로써 pilot plant 단계를 거치지 않고, 바로 bench scale에서 full scale로 scale up을 통해 비용과 시간 절감의 효과를 거둘 수 있다. 본 연구는 o-xylene에서 phthalic anhydride를 생산하는 고발열 촉매 고정층 반응기를 연구의 대상으로 선정하여, 실험치에 부합하는 최적의 온도 분포를 찾은 선행된 연구 결과를토대로, 최대의 전화율과 수율을 얻기 위한 반응기 길이 및 각 촉매층의 길이를 찾고, 반응기의 반경을 변화시키면서 최적의 반응기 반경을 찾는 것이다. 이러한 자료로 반응기 설계자는 다음 반응기 설계시 참고 자료로 이용할 수 있고, 촉매 재충전 시 촉매 충전 양에도참고로 이용할 수 있다.
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