부피가 V인 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로… | [7급 국가직 반응공학] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 26년 1회차

부피가  $V$ 인 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 A → B 비가역 액상 2차 반응을 진행하여, A의 전환율 0.50을 얻었다. 부피가  $\dfrac{V}{3}$ 인 등온 플러그흐름반응기(PFR) 3개를 직렬로 연결하여 동일한 반응을 진행할 때, 마지막 반응기 출구에서 A의 전환율은? (단, A의 초기농도, A의 공급 몰유량, 반응온도는 동일하다)

 $\dfrac{1}{2}$

 $\dfrac{2}{3}$

 $\dfrac{3}{4}$

 $\dfrac{4}{5}$

해설

부피 V/3인 PFR 3개 직렬은 부피 V인 PFR 하나와 같으므로 전환율은  $\dfrac{2}{3}$ 이다.
CSTR(2차):  $kC_{\mathrm{A0}}\tau = \dfrac{X}{(1-X)^{2}} = \dfrac{0.5}{0.25} = 2$ 
PFR(2차):  $kC_{\mathrm{A0}}\tau = \dfrac{X}{1-X} = 2 \Rightarrow X = \dfrac{2}{3}$ 
1/2은 CSTR 전환율을 그대로 둔 값으로, 같은 부피에서는 PFR이 CSTR보다 전환율이 높다.
3/4은  $X/(1-X) = 3$ 에 해당해 총 공간시간이 1.5배일 때의 값이다.
4/5는  $X/(1-X) = 4$ 에 해당해 총 공간시간이 2배일 때의 값으로, PFR을 나눠 직렬로 놓아도 전환율은 늘지 않는다.

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