Issue
HWAHAK KONGHAK,
Vol.23, No.5, 349-359, 1985
Freundlich흡착등온식을 따르는 고정층 흡착-반응계의 해석(I)
Analysis of a Fixed-Bed Adsorption-Reaction System with Freundlich Isotherm(I)
고정층 흡착-반응계에 대하여 물질수지식을 의선형편미분방정식으로 나타내고 특성곡선법과 수학적인 shock의 이론을 도입하여 해석적인 해를 구하였다. 흡착평형관계는 Freundlich등온식을 택하고 유체상에서 1차, 비가역반응이 진행되는 경우를 고려하였다. 반응이 수반되지 않는 단순흡착계의 경우 흡착질의 주입농도가 계단함수, 구형파 및 임펄스로 변화할 때 계의 거동을 해석하고, 검토하였다.
반응물만 흡착하는 흡착-반응계의 경우 반응물의 주입농도가 계단함수 및 구형파로 변화할 때 계의 거동을 해석하여 반응물의 전환율이 향상되고 반응물과 생성물이 부분적으로 분리되는 현상을 확인하였다.
Material balance for the reactant in a fixed-bed adsorption-reaction system is formulated to give a quasilinear partial differential equation of first-order. The equation is then solved analytically by applying the method of characteristics and the theory of mathematical shock. Freundlich isotherm is adopted for the equilibrium relationship whereas the reaction considered takes place in the fluid phase, being of first-order and irreversible. From the adsorption system without reaction the system behavoir is investigated when the adsorbate feed concentration undergoes a change of a step, a square wave, or an impulse. Concerning the adsorption-reaction system, it is assumed that only the reactant is adsorbable and the system behavoir is analyzed when the reactant feed concentration undergoes a change of a step or a square wave. The result shows that the reactant conversion is improved while partial separation between the reactant and the product is accomplished.