고품질 철강의 수요가 증가함에 따라 2차 정련 공정의 중요성이 높아지고 있다. 하지만 공정 시간에 따라 변화하는 용강, 슬래그 및 비금속 개재물의 조성은 정련 공정이 평형 상태가 아님을 의미하며, 정련 공정에서는 용강, 슬래그, 비금속 개재물, 내화물 및 합금 원소 간의 동시 다발적 반응이 일어난다. 다양한 상들의 비평형 상태에서 복잡한 반응을 고려하기 위해, 이전 연구자들은 실험을 통해 도출된 반응 속도 수식들을 기반으로 kinetic 기반의 고급강 제조 정련 시뮬레이션 모델을 발표하였다. 정밀한 시뮬레이션 모델의 개발을 위해 보고된 2차 정련 모델들의 분석 및 검토가 필요하다. 본 연구에서는 국내외로 발표된 정련 공정 관련 종합 모델들 및 단일 반응 모델들에 대하여 검토하고 소개하였다.
고급강은 소비자가 원하는 적절한 조성을 갖추고 있고 비금속 개재물의 제어를 통해 높은 청정도를 지닌 강을 의미하며, 철강 제품의 품질은 2차 정련 공정에서 제어하는 것이 지배적이다. 2차 정련에서는 시간이 흐름에 따라 용강, 슬래그, 비금속 개재물, 내화물 및 합금원소 간의 복잡한 반응이 동시에 일어나기 때문에 공정에 대한 제어가 쉽지 않다. 따라서 이전 연구자들은 2차 정련의 공정 예측을 위해 Kinetic 기반의 시뮬레이션 모델을 발표하였고, 정밀한 공정 예측을 위해 현재까지 발표된 시뮬레이션 모델들의 검토 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 Coupled Reaction 모델 기반의 2차 정련 모델들을 분석 및 검토하였고, 시뮬레이션 결과를 검토하였다.
The kinetic study on the bromine-exchange reaction of antimony tribromide with ${\alpha}$-phenylethyl bromide in nitrobenzene has been carried out, using Br-82 labelled antimony tribromide. The results show that the exchange reaction is first order with respect to ${\alpha}$-phenylethyl bromide, and either second or first order with respect to antimony tribromide depending on its concentration. It is also concluded that ${\alpha}$-phenylethyl bromide exchanges bromine atom with antimony tribromide much faster than other organic bromides previously examined. Reaction mechanisms for the exchange reaction are discussed.
The kinetic study on the bromine-exchange reaction of antimony tribromide with t-butyl bromide in nitrobenzene or 1,2,4-trichlorobenzene has been carried out, using Br-82 labelled antimony tribromide. The results show that the exchange reaction is first order with respect to t-butyl bromide and 1.5th order with respect to antimony tribromide. It is assumed that the 1.5th order indicates the coexistance of first- and second-order kinetics. Reaction mechanisms for the exchange reaction are proposed.
중고압 하에서 $\beta$-glucosidase효소반응을 물리화학적 관점에서 연구하였다. 모델 기질 (p-nitrophenyl-${\beta}$-D-glucopyranoside)에 대한 $\beta$-glucosidase 효소의 작용에 대한 압력 효과를 실험 하였다. 즉, 압력 조건(25MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa)과 시간 (10분, 60분, 1시간, 6시간, 24시간, 40시간)의 처리 조건에서 효소 활성도를 분광학적인 표준방법에 따라 측정하였다. 효소-기질 반응의 단계를 크게 kinetic 구간과 평형 구간으로 구분하여 물리화학적 모델을 적용하여, 정 역반응속도 상수, 평형상수, 압력에 의한 부피 감소 등을 산출하였다. 대기압에서 100MPa까지 압력이 증가할수록 효소-기질 반응의 생성물이 더 많이 형성되었으며 전형적인 kinetic 구간과 평형 구간이 나타났다. 압력, 시간, 생성물농도 등의 데이터로부터 kinetic 구간과 평형에서의 생성물 예측 모델을 완성하였다. 결론적으로 중고압 처리에 의하여 효소-기질 반응이 촉진됨을 알 수 있었고, 임의의 압력 및 시간 조건에 따른 생성물의 농도를 예측할 수 있게 되었다.
식품의 품질변화에 미치는 온도의 영향을 분석하기 위한 kinetic parameters를 추정하는데 있어서 표준온도 상당시간이 유효함을 밝히기 위하여 비효소적 갈색반응 액체 모델 및 식품시스템을 직선적으로 온도를 증가시키는 조건$(6^{\circ}\;/h)$에서 반응시켰다. 표준온도 상당시간은 $t_E=-{\exp}[-(E_a/R)\;(1/T-1/T_{ref})]$로 정의되며, 임의의 온도 T에서 1일 동안에 일어난 품질변화는 표준온도 $T_{ref}$에서 몇일 동안에 일어난 변화에 상당하는가를 의미한다. 이와 같이 정의되는 표준온도 상당시간을 이용하여 glucose-lysine모델, 여러종류의 아미노산과 당의 액체모델 및 액체 음료 식품시스템의 실험자료로부터 비선형 최소자승법으로 kinetic parameter, n, $k_{ref}$ 및 $E_a$를 추정하였다. Glucose와 lysine의 손실속도는 1차 반응, 갈색물질 형성속도는 0차 반응이었다. 추정한 kinetic parameters를 이용하여 computer simulation한 결과 실험값과의 상관계수가 0.96 이상으로 잘 일치하여 $t_E$를 이용한 1단계 비선형 최소자승법으로 kinetic parameters를 효율적으로 정확히 추정할 수 있음을 확인하였다.
Huong, Le Thi Thanh;Tan, Phan Minh;Hoa, Tran Thi Viet;Lee, Soo
한국응용과학기술학회지
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제25권4호
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pp.418-428
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2008
Transesterification of fat of Tra catfish with methanol in the presence of the KOH catalyst yields fatty acid methyl esters (FAME) and glycerol (GL). The effects of the reaction temperature and reaction time on rate constants and kinetic order were investigated. Three regions were observed. In the initial stage, the immiscibility of the Tra fat and methanol limited the reaction rate, hence this region was controlled by the mass transfer. Subsequent to this region, produced FAME like a co-solvent made the reaction mixture homogeneous, therefore the conversion rate increased rapidly so it was controlled by the kinetic parameters of the reaction until the equilibrium was approached in the final slow region. A second-order kinetic mechanism was proposed involving second regions for the forward reaction. The rate determining step for the overall KOH catalyzed-methanolysis of Tra fat was the conversion of triglycerides (TG) to diglycerides (DG). This rate constant was increased from 0.003 to $0.019min^{-1}$ when the reaction temperature was increased from 35 to $60^{\circ}C$. Its calculated activation energy was 14.379 ($kcal.mol^{-1}$).
In this study we investigated the reaction kinetics by a convenient but useful method-rheology to characterize the interface between two immiscible blends with a Reactive compatibilizer. Also, we made an attempt to correlate changes of interface roughness with rheological properties. The blend systems employed in this study was mono-carboxylated polystyrene (PS-mCOOH) and an poly(methyl methacrylate-ran-glycidylmethacrylate) (PMMA-GMA). PS-mCOOH was synthesized by an anionic polymerization and PMMA-GMA by a free radical polymerization. We prepared two plates of each polymer using compression molding with a smooth surface molder, then put one upon another. As soon as these two plates welds together inside a rheometer under nitrogen environment, the torque and moduli were obtained with reaction time at different temperatures. Through the analysis of this modulus change with reaction time, we estimated interfacial reaction and roughening. The increment of modulus in initial state can be correlated to the extent of reaction. We obtained the reaction kinetic constant by fitting appropriate kinetic equation into experimental data. We also showed that increment of modulus in later state was due to by roughened interface.
가열에 의한 품종별 고구마 조직의 변화에 대한 반응속도론적 상수를 biphasic model과 fractional conversion method를 사용하여 결정하였다. Biphasic model에 따라 고구마의 가열에 의한 조직의 변화는 2단계의 연속적인 1차 반응식으로 표시할 수 있었으며, 활성화에너지는 고구마의 품종에 따라 $71.0{\sim}75.1\;kJ/mol$ 및 $48.4{\sim}59.6\;kJ/mol$이었다. 또한 고구마의 가열에 의한 조직변화를 fractional conversion method를 사용하여 1개의 1차 반응식으로 표시할 수 있었는데, 이 때의 활성화에너지는 $67.5{\sim}75.3\;kJ/mol$로서 biphasic model에 의한 제 1단계의 반응에 대한 값과 유사한 값을 나타냈다. 이들 방법으로 결정된 반응속도론적 상수들 사이에는 kinetic compensation 효과가 있었으며, 두 방법 모두 고구마의 가열에 의한 조직변화에 대한 반응속도론적 상수들을 결정하는데 적용할 수 있음을 알 수 있었다.
상업용 루테늄 촉매 상에서 에탄의 수증기 개질 반응에 대한 kinetics 데이터를 얻기 위하여 반응온도, 에탄의 분압, 수증기/에탄의 비 등을 변화시키면서 반응 실험을 수행하였다. Kinetics 데이터를 사용하여 Power rate law kinetic model 과 Langmuir-Hinshelwood model의 parameter를 구하였다. 또한 kinetic model식을 적용하여 PRO/II를 이용한 공정 모사를 통해서 에탄의 수증기 개질 반응기 sizing을 수행하였다. 동일한 전환율을 얻기 위해서는 Power rate law model을 적용하였을 경우가 Langmuir-Hinshelwood model을 적용하였을 경우보다 개질 반응기의 부피가 더 큼을 알 수 있었다. Langmuir-Hinshelwood model에 의해 계산된 반응 속도가 반응 실험 결과에 의해 구해진 반응 속도와 더 잘 일치했기 때문에 Langmuir-Hinshelwood model을 적용하여 계산된 반응기의 크기가 실제 반응기 설계에 더 적절하다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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