반응기의 정의 및 분류

화학공장에서 반응기 (Reactor) 란 ?

 

1. 정의

1) 원료를 반응기 안에서 목적하는 화학물질로 전환토록 제작된 용기로 반응을 촉진, 통제하여 반응조건을 유지할 수 있도록 여러 계측제어 장치가 부착된 장치이다.

 

2. 반응기 조작방법에 의한 분류

1) 회분식 (Batch) 반응기

    - 1회 반응 (반응물질 투입 -> 완료)

    - 중소 규모 사업장에서 많이 적용

    - 비슷한 반응 공정식으로 파생되어 다품종 소량생산을  하는 공정에서도 주로 적용

 

2) 연속식 반응기, 연속교반탱크 (Contonuous Stirred Tank Reactor, CSTR) 반응기

   - 반응 연속 (반응물질을 지속적 투입)

   - 대규모, 조성 변화 일정

 

 3) 플러그(Plug) 흐름 반응기

    - 원통형을 관통하면서 반응을 완료

    - 반응시간이 짧고, 반응물질간 반응이 용이한 물질 공정에 적용가능 한다.

 

4) 반회분식 (Semi-Batch)

    - 하나의 반응물질 투입 진행 -> 다른 물질 첨가 -> 생성물질 생산

   - 보통 단일의 교반조가 사용되며, 반응물질이 있는 것을 일시에 반응기 안에 상비하고 다른 성분을 서서히 공급해서 반 연속적 조작으로 반응을 진행시키는 반응기.

 

3. 반응기 구조에 따른 분류

 

1) 관형

관 내의 입구에 원료를 연속적으로 투입하고 관 말단에서는 제품이 지속적으로 유출되는 형태로서 관내의 각 위치에서 반응물질의 농도나 온도분포가 다르게 나타난다.

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2) 교반조형

반응조를 갖는 반응기로서 회분식, 반회분식, 연속식이 있다. 반응조 내에서 바능이 이루어지므로 반응조, 용기 내의 반응물 농도 및 생성물의 농도는 일정하다.

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3) 탑형

직립 원통형의 반응기이며 탑의 위쪽 또는 아래쪽에서 원료를 투입하고 다른쪽에서 연속적으로 반응생성 유체를 방출하는 형태이다. 관형에 비해 반응탑의 지름이 크고, 따라서 탑 내에서 유체는 피스톤 흐름으로 유통하는 것이 곤란하기 때문에 피스톤 흐름과 완전 혼합류의 중간상태인 불완전 혼합류에서 유통하는 일이 많다.