동일한 부피의 등온 연속교반탱크반응기(CSTR) 2개가 직렬로 연결되어… | [9급 국가직 화학공학일반] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 화학공학일반] 26년 1회차

동일한 부피의 등온 연속교반탱크반응기(CSTR) 2개가 직렬로 연결되어 정상상태에서 운전되고 있다. 밀도 변화가 없는 액상 반응 A → B가 비가역 1차 반응으로 진행되고 첫 번째 반응기로 A만 유입되며 그때 농도와 부피유속은 각각 2  $\mathrm{mol\,L^{-1}}$ , 10  $\mathrm{L\,min^{-1}}$ 일 때, 두 번째 반응기 출구에서 A의 최종 전환율이 0.9가 되기 위한 각 반응기의 부피[L]는? (단, 반응속도상수는 0.2  $\mathrm{min^{-1}}$ 이고,  $\sqrt{10}$ 은 3.16이다)

해설

각 반응기의 부피는 108 L이다.
1차 반응에서 같은 크기의 CSTR  $n$ 개 직렬 설계식을 쓴다.
 $\dfrac{C_{A0}}{C_{An}}=(1+k\tau)^n$ 
전환율 0.9이므로 농도비는 10이다.
 $(1+k\tau)^2=10$ 
 $1+k\tau=3.16,\quad k\tau=2.16$ 
 $\tau=\dfrac{2.16}{0.2}=10.8\ \mathrm{min}$ 
부피를 구한다.
 $V=v_0\tau=10\times10.8=108\ \mathrm{L}$ 
54: 체류시간을 반으로 잘못 나눈 값이다.
216: 두 반응기의 합계 부피에 해당한다.

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