레벤스필의 화학반응공학

Octave Levenspiel 지음 | 신현재 옮김

사이플러스 2024년 08월 01일 출간 국내도서 : 2024년 06월 20일 출간

작품소개

책소개

화학반응공학(chemical reaction engineering)은 상업적 규모로 화학반응을 이용하는 것과 관련된 공학적 활동이다. 화학반응공학의 목표는 화학 반응기의 성공적인 설계와 조업이며, 다른 어떤 활동보다도 화학공학을 공학 분야의 고유한 분야로 차별화한다. 일반적인 상황에서 엔지니어는 문제를 해결하기 위해 어떤 정보가 필요한지, 어떻게 하면 가장 좋은 정보를 얻을 수 있는지, 그리고 여러 대안 중에서 합리적인 설계를 선택하는 방법은 무엇인지 등 여러 가지 질문에 직면하게 된다. 이 책의 목적은 이러한 질문에 안정적이고 현명하게 답하는 방법을 가르치는 것이다. 이를 위해 질적 논증, 간단한 설계 방법, 그래픽 프로세스, 주요 반응기 유형의 기능에 대한 직접적인 비교를 강조한다. 이러한 접근 방식은 좋은 디자인에 대한 강한 직관적 감각을 개발하는 데 도움이 될 것이며, 이는 공식적인 방법을 소개하고 강화할 수 있다.
이 책은 교재이므로, 간단한 아이디어를 먼저 다루고 그다음에 좀 더 복잡한 내용으로 확장한다. 또한 동종 및 서로 다른 모든 시스템에 공통적인 디자인 전략을 개발하는 데 중점을 두고 있다.
이 책은 입문서이다. 속도가 느리고, 필요한 경우 특정 가정이 왜 만들어졌는지 고려하고, 대안적인 접근 방식을 사용하지 않는 이유를 논의하고, 실제 상황에 적용했을 때 계산의 한계를 표시하는 데 많은 지면을 할애했다. 수학적인 내용은 특별히 어렵지 않지만(초등 미적분과 선형 일차 미분방정식만 알면 됨), 그렇다고 해서 가르치는 아이디어와 개념이 특별히 단순하다는 의미는 아니다. 새로운 사고방식과 새로운 직관을 개발하는 것은 쉽지 않다.
이 3판과 관련하여, 우선 기본 정신은 이전 판을 따르고 있으며 일을 단순하게 유지하려고 노력했다. 사실, 상급 교과서에서 다루어야 한다고 느꼈던 자료를 여기저기서 제거했다. 하지만 생화학 시스템, 유동층 고체 반응기, 기체/액체 반응기 등 비이상적 흐름에 관한 새로운 주제를 많이 추가했다. 그 이유는 학생들이 이러한 중요한 영역의 문제에 접근하는 방법에 대한 아이디어를 가질 수 있도록 최소한 이러한 주제를 소개해야 한다고 생각하기 때문이다.
나는 새로운 상황에 개념을 적용하는 문제 해결 과정이 학습에 필수적이라고 생각한다. 따라서 이번 개정판에는 80개 이상의 예제와 400개 이상의 문제(75%는 새로운 문제)가 포함되어 있어 학생들이 학습하는 개념을 이해하고 학습하는 데 도움이 될 것이다.
이번 개정판은 다섯 부분으로 나뉜다. 첫 번째 학부 과정의 경우, 제1부(1장과 2장은 빠르게 살펴보고), 시간이 남는다면 제2~5부 중 관심 있는 장으로 넘어간다. 내가 생각하는 중요한 부분은 촉매 시스템(18장)과 비이상적 흐름(11장과 12장)에 관한 부분이다. 대학원 또는 두 번째 과정의 경우 제2~5부의 자료가 적합할 것이다.

목차

옮긴이 머리말 3
지은이 머리말 5
표기법과 일러두기 12

제1장 화학반응공학 개관 19

제1부 이상 반응기에서의 균질계 반응 29
제2장 균질계 반응속도론 31
제3장 회분 반응기 자료의 해석 55
제4장 반응기 설계 개론 97
제5장 단일 반응 이상 반응기 105
제6장 단일 반응 설계 133
제7장 병렬 반응 설계 163
제8장 복합 반응 설계 181
제9장 온도와 압력의 영향 215
제10장 올바른 반응기 선택 247

제2부 흐름 유형, 접촉 및 비이상적 흐름 261
제11장 비이상적 흐름의 기초 263
제12장 구획모델 287
제13장 분산모델 297
제14장 직렬탱크모델 325
제15장 층류 흐름의 대류모델 343
제16장 혼합의 빠름, 분리 및 RTD 355

제3부 고체에 의한 촉매 반응 371
제17장 불균질계 반응 - 개요 373
제18장 고체 촉매 반응 379
제19장 충전층 촉매 반응기 427
제20장 다양한 분산 고체 촉매 반응기 및 유동층 반응기 445
제21장 촉매의 불활성화 471
제22장 고체 촉매상에서 기-액 반응: 살수층 반응기, 슬러리 반응기, 삼상 유동층 반응기 497

제4부 비촉매 시스템 517
제23장 유체-유체 반응: 속도론 519
제24장 유체-유체 반응기: 설계 535
제25장 유체-입자 반응: 속도론 559
제26장 유체-입자 반응기: 설계 581

제5부 생물화학 반응 시스템 599
제27장 효소 발효 601
제28장 미생물 발효의 개요와 전반적인 상황 613
제29장 기질 제한 미생물 발효 621
제30장 생성물 제한 미생물 발효 635

부록 645
찾아보기 653

작가정보

저자(글) Octave Levenspiel

번역 신현재