탱크형 반응기를 이용한 파라핀 왁스 산화반응에서의 공정변수 영향

Abstract

탱크형 반응기를 이용한 파라핀 왁스의 산화반응의 최적화를 위하여 반응공정 변수에 따른 파라핀 왁스의 산화도 변화를 조사하였다. 교반기 형태, 공기 유량, 교반속도들은 반응기 내의 교반에 관련된 변수로서 반응기 내 액상의 파라핀 왁스와 기상의 공기 그리고 고상의 촉매들간의 물질전달을 촉진 시켜 산화도를 높이는데 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었다. 촉매량, 반응온도, 반응시간 또한 산화도 증가에 중요한 변수가 되나 이러한 공정변수의 값이 과도할 경우 2차 반응을 유발하여 산화 왁스의 산값 및 비누화값을 떨어뜨리고 색도를 저하시키는 문제를 일으키는 것이 발견되었다. 100 L용량의 bench-scale 반응기를 이용한 scale-up 실험을 한 결과 250의 비누화값과 145의 산값의 매우 큰 산화도를 갖는 산화 왁스를 얻음으로써 대상 반응의 상업화 가능성을 확인할 수 있었다. In order to the optimize the reaction condition for oxidation of paraffin wax in a stirred tank reactor, the effects of process variables on the degree of oxidation were examined. Shape of the gas diffuser, particle size of the catalyst, type of the impeller, flow rate of air, and stirrer speed significantly influenced the mass transfer among gas-liquid-solid phases. These were important variables that enhanced the acid and saponification values of the oxidized paraffin wax. Amount of catalyst, reaction temperature and reaction time were also important variables, but too high values of these caused a secondary oxidation that decreased the oxidation degree and discoloration of the product. In a scale-up experiment with a 100 L-volume reactor, a good quality product with high degree of oxidation (AV 145, SV 250) was obtained, confirming the possibility of a successful scale-up.