안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
고정층 반응기와 유동층반응기는 열전달 능력, 촉매 비활성화 속도, 반응물의 역혼합 정도의 차이에 의해 완전히 다른 공정에 적용됩니다. 반응열의 크기와 촉매 수명이 반응기 형태를 결정하는 핵심 변수입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.
고정층 반응기가 적합한 경우는 촉매가 수개월에서 수년간 비활성화되지 않고 성능을 유지한다면 기계적 구조가 단순하고 가동 비용이 적은 고정층이 유유리합니다.또한, 반응열이 적어 국소 과열점 생성 위험이 낮거나, 다관식 열교환 구조로 식힐 수 있는 경우에 쓰이며, 반응물이 유체의 흐름 방향으로 일정하게 이동하므로 역혼합이 적어 높은 수율을 얻기 용이합니다.
유동층 반응기가 적합한 경우는 극심한 발열이나 흡열 반응의 경우 촉매 입자가 빠르게 섞이며 열전달 계수가 극대화 되므로 반응기 전체 온도를 균일하게 유지해야 촉매가 타버리거나 폭발하는 것을 막을 수 있는 공정에 필수적입니다. 또한, 반응 도중 탄소가 침착되어 촉매가 수 초~수 분 내에 성능을 잃는 경우, 촉매를 연속적으로 추출하여 재생기로 보내 태운 뒤 다시 주입해야 하는 경우입니다. 그리고 미세 입자 촉매를 써야 할 때, 반응 면적을 늘리기 위해 아주 작은 촉매를 써야 할 때, 고정층은 압력 강하로 공정이 막히지만 유동층은 원활한 흐름을 유지합 수 있습니다.