The performance of a tubular reactor with recycle was investigated by obtaining residence time distribution curves with tracer experiments. The experimental reactor was the copper tubing 7 meters long and 1/2 inches in diameter, in the form of a spiral with the recycle line which consisted of a pump and PVC tubing, 1.5 meters long and 1/4 inches in diameter.
From obtained residence time distribution curve the experimental reactor was simulated with recycle reactor model. Experimental results showed that the actual recycle ratio of the reactor was the major factor contributing to the variation in the mixing level for the recycle reactor and that the relationship between actual recycle ratio Ra and simulated recycle ratio R showed a linear relationship R= 1.3 Ra + 3.3.
The saponification reaction of ethyl acetate with sodium hydroxide was used to compare the predicted values with the experimental data. The observed steady state conversions of sodium hydroxide and the transient responses of the outlet sodium hydroxide concentration to a step change in the inlet reactant concentration were in good agreement with the theoretical values predicted by the recycle model.
The experimental reactor was also simulated with the tanks-in-series model to compare the recycle reactor model with the tanks-in-series model. The recycle reactor model involved simpler calculation procedures and gave better predictions on conversion than the tanks-in-series model.
순환반응기의 성능을 추적자실험에 의해 조사하였다. 실험에 사용한 반응기는 7m의 0.5in. 구리관을 주반응기로 하고, 순환을 위한 펌프와 1.5m 의 직경 0.6cm PVC관으로된 순환부분으로 구성되어 있다.
분석을 쉽게하기 위해서 순환반응기를 순환반응기 모형으로 씨뮤레이숀 했다. 실험에서 측정한 체류시간 분포곡선으로 부터 순환반응기 모형의 순환비를 얻었다. 본 실험에서는 실제 순환비가 혼합정도를 변화시키는 주요안 이었으며, 실제순환비 Ra 와 씨뮤레이숀한 순환비 R 과의 관계는 R = 1.3 Ra + 3.3 으로 얻어졌다.
이론치와 실험치의 비교를 위해서 에틸아세테이트와 수산화 나트륨의 비누화반응을 이용하였다. 순환비를 바꾸어 가면서 수산화 나트륨의 전화율을 측정하였으며, 한 반응물의 농도에 계단변화를 주고 반응기 출구에서 수산화 나트륨 농도의 과도응답을 측정하였다. 이렇게 측정한 실험치는 순환반응기 모형으로 부터 계산한 이론치와 잘 맞았다.
또한, 이 반응기를 tanks-in-series model 로도 씨뮤레이숀하여 순환반응기 모형으로 씨뮤레이숀했을 때와 비교하였다.
그 결과, 순환반응기 모형으로 이 반응기를 씨뮤레이숀하면 tanks-inseries model 로 씨뮤레이숀 했을 때 보다 계산도 간단하고 예측한 값들도 실제에 더욱 잘 부합되는 것을 알 수 있었다.
