안녕하세요, 다양한 반응 솔루션을 소개해드리는 이화학장비 전문 기업인 (주)플로켐 입니다. (주)플로켐은 매주 마지막주 화요일, 고객 여러분들께 도움이 될 수 있는 기술 정보를 번역, 정리하여 뉴스레터로 보내드리고 있습니다. 이번달 주제는 아주 범용적이지는 않지만 꾸준히, 다양한 분야에서 활용되고 있는 고압반응기 - Pressure Reactor에 대한 내용입니다. 압력반응기가 어떤 분야에서, 무엇을 위해 활용되는지 살펴보고자 합니다.
*본 뉴스레터는 영국 Asynt사의 하기 아티클을 번역, 요약하였습니다.
What is a High-Pressure Reactor?
Real-Time Monitoring of Reactor Contents: The Role of Sampling Systems
Polymer Chemistry and Pressure
What are the key features of a high pressure reactor?
압력반응기(Pressure Reactor)란?
Pressure Reactor, 한국어로는 고압반응기 또는 압력반응기로 불리는 반응기입니다. 이름 그대로 실험 중에 고압을 견뎌야 하는 연구에서 활용되는 장비로, 대부분 반응 또는 합성 중 기체가 발생하여 고압 상태가 되는 실험에서 폭넓게 사용됩니다. 워낙에 다양한 Application에 활용되기 때문에, 견딜수 있는 압력의 한도나 반응기의 용량 등에 따라 다양한 모델이 제공되고 있습니다. 다만 고압반응기는 그 특성상 다른 반응기에 비해 재질과 구성에 어느정도 제약이 있습니다.
고압반응기는 내용물을 대기압보다 높게 유지하도록 설계된 반응 용기를 포함한 시스템을 말합니다. 압력 용기는 에어로졸 탈취제 캐니스터와 같은 단순한 대량 생산 사례부터 원자로나 비행기 동체와 같은 고사양 적용 사례에 이르기까지 그 적용 분야와 목적이 매우 다양합니다.
일반적으로 연구실에서는 화학 반응을 하는 동안 내용물을 고압으로 유지할 수 있도록 설계된 견고한 반응 용기를 사용합니다. 반응기는 내부 압력에서 가해지는 종방향 응력과 후프 응력을 견뎌야 하며, 부식이나 오염을 방지하기 위해 내화학성도 갖추어야 합니다. 따라서 고압 반응기 설계에서는 재질 선정이 매우 중요합니다.
보통 5 bar 이하의 낮은 압력에서는 반응기의 내부를 직접 관찰할 수 있기에 유리 재질이 선호됩니다. 하지만 유리로는 견딜 수 있는 압력에 한계가 있어서, 그 이상의 압력은 다른 재료로 설계해야 합니다.
고압반응기의 재질
316 스테인리스 스틸은 내구성이 좋고 높은 압력에 대해 안정적으로 대응이 가능하며 수많은 고압반응기에서 주로 사용되는 재질입니다. 적절한 수준의 내화학성(유리 또는 PTFE 라이너를 추가하여 더욱 향상시킬 수 있습니다.)과 고온 내성을 가지면서도 하스텔로이와 인코넬보다 저렴한 것이 장점입니다.
하스텔로이 Hastelloy는 주로 니켈과 몰리브덴으로 이루어진 합금입니다. 스테인리스보다 높은 온도를 견딜 수 있으며, 부식에 강하기 때문에 특수한 조건의 반응(고온 반응, 높은 내화학성이 필요한 물질)에 활용됩니다. 자연스럽게 가격대는 스테인리스 반응기보다 높아집니다.
인코넬 Inconel은 고압반응기에 활용되는 세 가지 재질 중에서 가장 저항력이 강하고 가장 비싼 합금이며 주로 니켈과 크롬으로 구성되어 있습니다. 인코넬의 내구성은 매우 뛰어나서 내구성이 뛰어나서 새턴 VF-1 로켓 엔진에도 활용될 정도입니다. 그만큼 가격은 매우 높아지는게 단점입니다.
고압반응기의 주 Application
압력은 안전문제와도 직결되기에 다양한 화학 실험 및 연구에서 가장 중요한 변수 중 하나입니다. 고압 환경을 잘 활용할 경우 실험에서 다양한 이점을 얻을 수 있습니다.
고압에서 용매는 증발하기 전에 더 높은 온도로 가열됩니다. 즉, 대기압보다 더 높은 온도에서 (따라서 더 빠르게) 반응을 수행할 수 있습니다.
압력을 증가시키면 반응물 부피를 감소시켜 농도와 충돌 빈도를 증가시킴으로써 특히 가스에 대한 반응 속도를 직접적으로 증가시킬 수 있습니다.
압력을 높일 경우, 반응의 화학량론에 따라 수율을 높이는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.
따라서 고압반응기는 수소화 및 기타 기체상 반응, 동종 및 이종 촉매, 부식 시험, 초임계 연구 및 수열 합성을 포함한 다양한 화학적 응용 분야에서 매우 중요하게 활용되고 있습니다. 기타 주요 어플리케이션은 아래와 같습니다.
Hydrogenation – 수소는 정확한 온도와 압력 하에서 불포화 화합물에 첨가되어야 하므로 고압반응기가 효과적입니다.
Polymerisation – 고압반응기는 극단적인 조건에서도 실험 진행이 가능하기에 일반적인 조건에서는 진행할 수 없는 합성 및 개발이 적용 가능합니다.
Carbonylation – 고압반응기를 통해 CO를 정확하고 안전하게 반응에 첨가할 수 있습니다.
균질 및 이종 촉매 작용 – 사용 중인 촉매 관련하여 정확한 조건을 최적화할 수 있습니다.
병렬 합성 – 유연한 구성의 Multi Cell 반응기를 통해 진행할 수 있습니다.
초임계 연구 – 고압반응기를 통해 유체를 임계 한계 이상으로 테스트할 수 있습니다.
부식 테스트 – 극한 조건에서 화학적 분해에 대한 저항성을 확인할 수 있습니다.
고압 반응기에서 압력을 어떻게 조절하나요?
고압 반응기 내부의 압력을 증가시키는 방법에는 여러가지가 있습니다. 밀폐된 압력 용기를 가열하는 것 만으로도 가압이 가능하며, 추가적으로 가스를 주입하여 가압하는 방식으로 조절할 수 있습니다. 압력 반응기 내부는 압의 발생과 상관 없이 릴리프 밸브로 최대 압력을 안전하게 유지 또는 조절합니다.
고압반응기는 고압을 다루는 특성 상 압이 잘 유지되는 것이 가장 중요합니다. 그렇기에 같은 용량이더라도 다른 반응기에 비해 부피가 클 수밖에 없죠. 하지만 그렇다고 해서 편리함을 놓칠수는 없습니다. 최근에는 간단하게 연구실에서 고압 반응을 진행할 수 있는 여러 형태의 반응기들이 출시되고 있습니다. 마지막으로 소개해드릴 고압반응기는 핫플레이트에 간단히 반응기를 장착하여 활용하는 연구용 고압반응기입니다.
Asynt사의 고압반응기 특징
인증받은 스테인리스 스틸 316으로 영국에서 설계, 제조 및 테스트되었습니다.
최대 작업 압력 200 bar & 200 °C
압력 완화 밸브, 파열 디스크가 기본으로 제공됩니다.
잠금 걸쇠가 있는 독특한 브래킷으로 시스템을 쉽게 설정하고 분해할 수 있지만 압력이 가해지면 분해할 수 없습니다.
잔류 압력이 해제된 후에만 걸쇠 잠금을 해제하는 데 사용할 수 있는 안전 키가 내장된 바늘과 같은 밸브
표준 자기 교반기 핫 플레이트에 사용할 수 있도록 특별히 설계된 DrySyn 어댑터 베이스 플레이트에 맞게 조정하여 최대 200°C까지 균등하게 교반 및 가열할 수 있습니다.
강철 압력 튜브에 부착하기 위한 압축 피팅이 있는 가스 입구/출구 밸브입니다.
고객이 직접 첨부 파일을 사용할 수 있는 추가(예비) 1/8 ″ NPT 포트입니다.
옵션으로 5개의 추가 링 씰 및 압축 피팅으로 구성된 스페어 팩입니다.
디지털 온도계 및 확장 케이블(옵션) 지원 가능합니다.
아래 영상을 통해 영국 Asynt사의 벤치탑 고압 반응기에 대해 쉽게 확인해보실 수 있습니다 :)
(주)플로켐은 Pressure Reacrtor 전문 기업인 영국 Asynt사와 협업하여 국내에 다양한 형태의 고압반응기를 선보이고 있습니다. 소량 반응을 위한 초소형 반응기부터 초고압, 대용량 반응을 지원하는 대형 고압반응기 까지 - 고객 여러분의 필요에 따라 가장 적합한 솔루션을 추천해드립니다.
압력반응기 (Pressure Reactor)의 모든 것
안녕하세요, 다양한 반응 솔루션을 소개해드리는 이화학장비 전문 기업인 (주)플로켐 입니다. (주)플로켐은 매주 마지막주 화요일, 고객 여러분들께 도움이 될 수 있는 기술 정보를 번역, 정리하여 뉴스레터로 보내드리고 있습니다. 이번달 주제는 아주 범용적이지는 않지만 꾸준히, 다양한 분야에서 활용되고 있는 고압반응기 - Pressure Reactor에 대한 내용입니다. 압력반응기가 어떤 분야에서, 무엇을 위해 활용되는지 살펴보고자 합니다.
*본 뉴스레터는 영국 Asynt사의 하기 아티클을 번역, 요약하였습니다.
What is a High-Pressure Reactor?
Real-Time Monitoring of Reactor Contents: The Role of Sampling Systems
Polymer Chemistry and Pressure
What are the key features of a high pressure reactor?
압력반응기(Pressure Reactor)란?
Pressure Reactor, 한국어로는 고압반응기 또는 압력반응기로 불리는 반응기입니다. 이름 그대로 실험 중에 고압을 견뎌야 하는 연구에서 활용되는 장비로, 대부분 반응 또는 합성 중 기체가 발생하여 고압 상태가 되는 실험에서 폭넓게 사용됩니다. 워낙에 다양한 Application에 활용되기 때문에, 견딜수 있는 압력의 한도나 반응기의 용량 등에 따라 다양한 모델이 제공되고 있습니다. 다만 고압반응기는 그 특성상 다른 반응기에 비해 재질과 구성에 어느정도 제약이 있습니다.
고압반응기는 내용물을 대기압보다 높게 유지하도록 설계된 반응 용기를 포함한 시스템을 말합니다. 압력 용기는 에어로졸 탈취제 캐니스터와 같은 단순한 대량 생산 사례부터 원자로나 비행기 동체와 같은 고사양 적용 사례에 이르기까지 그 적용 분야와 목적이 매우 다양합니다.
일반적으로 연구실에서는 화학 반응을 하는 동안 내용물을 고압으로 유지할 수 있도록 설계된 견고한 반응 용기를 사용합니다. 반응기는 내부 압력에서 가해지는 종방향 응력과 후프 응력을 견뎌야 하며, 부식이나 오염을 방지하기 위해 내화학성도 갖추어야 합니다. 따라서 고압 반응기 설계에서는 재질 선정이 매우 중요합니다.
보통 5 bar 이하의 낮은 압력에서는 반응기의 내부를 직접 관찰할 수 있기에 유리 재질이 선호됩니다. 하지만 유리로는 견딜 수 있는 압력에 한계가 있어서, 그 이상의 압력은 다른 재료로 설계해야 합니다.
고압반응기의 재질
316 스테인리스 스틸은 내구성이 좋고 높은 압력에 대해 안정적으로 대응이 가능하며 수많은 고압반응기에서 주로 사용되는 재질입니다. 적절한 수준의 내화학성(유리 또는 PTFE 라이너를 추가하여 더욱 향상시킬 수 있습니다.)과 고온 내성을 가지면서도 하스텔로이와 인코넬보다 저렴한 것이 장점입니다.
하스텔로이 Hastelloy는 주로 니켈과 몰리브덴으로 이루어진 합금입니다. 스테인리스보다 높은 온도를 견딜 수 있으며, 부식에 강하기 때문에 특수한 조건의 반응(고온 반응, 높은 내화학성이 필요한 물질)에 활용됩니다. 자연스럽게 가격대는 스테인리스 반응기보다 높아집니다.
인코넬 Inconel은 고압반응기에 활용되는 세 가지 재질 중에서 가장 저항력이 강하고 가장 비싼 합금이며 주로 니켈과 크롬으로 구성되어 있습니다. 인코넬의 내구성은 매우 뛰어나서 내구성이 뛰어나서 새턴 VF-1 로켓 엔진에도 활용될 정도입니다. 그만큼 가격은 매우 높아지는게 단점입니다.
고압반응기의 주 Application
압력은 안전문제와도 직결되기에 다양한 화학 실험 및 연구에서 가장 중요한 변수 중 하나입니다. 고압 환경을 잘 활용할 경우 실험에서 다양한 이점을 얻을 수 있습니다.
따라서 고압반응기는 수소화 및 기타 기체상 반응, 동종 및 이종 촉매, 부식 시험, 초임계 연구 및 수열 합성을 포함한 다양한 화학적 응용 분야에서 매우 중요하게 활용되고 있습니다. 기타 주요 어플리케이션은 아래와 같습니다.
고압 반응기에서 압력을 어떻게 조절하나요?
고압 반응기 내부의 압력을 증가시키는 방법에는 여러가지가 있습니다. 밀폐된 압력 용기를 가열하는 것 만으로도 가압이 가능하며, 추가적으로 가스를 주입하여 가압하는 방식으로 조절할 수 있습니다. 압력 반응기 내부는 압의 발생과 상관 없이 릴리프 밸브로 최대 압력을 안전하게 유지 또는 조절합니다.
고압반응기는 고압을 다루는 특성 상 압이 잘 유지되는 것이 가장 중요합니다. 그렇기에 같은 용량이더라도 다른 반응기에 비해 부피가 클 수밖에 없죠. 하지만 그렇다고 해서 편리함을 놓칠수는 없습니다. 최근에는 간단하게 연구실에서 고압 반응을 진행할 수 있는 여러 형태의 반응기들이 출시되고 있습니다. 마지막으로 소개해드릴 고압반응기는 핫플레이트에 간단히 반응기를 장착하여 활용하는 연구용 고압반응기입니다.
Asynt사의 고압반응기 특징
아래 영상을 통해 영국 Asynt사의 벤치탑 고압 반응기에 대해 쉽게 확인해보실 수 있습니다 :)
(주)플로켐은 Pressure Reacrtor 전문 기업인 영국 Asynt사와 협업하여 국내에 다양한 형태의 고압반응기를 선보이고 있습니다. 소량 반응을 위한 초소형 반응기부터 초고압, 대용량 반응을 지원하는 대형 고압반응기 까지 - 고객 여러분의 필요에 따라 가장 적합한 솔루션을 추천해드립니다.
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