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1[7급 국가직 반응공학] 24년 1회차

동일 부피의 연속교반탱크반응기(CSTR) 2개를 직렬로 연결하여 전체 반응기를 구성한다. 구성된 반응기에서 순수한 A를 반응물로 A → B 비가역 등온 액상 반응을 진행하며, 두 반응기의 운전조건을 다르게 하여 첫 번째 반응기와 두 번째 반응기에서의 반응속도를 동일하게 유지한다. 두 번째 반응기 출구에서 A의 최종전환율이 80 %일 때, 첫 번째 반응기 출구에서 A의 전환율[%]은?

해설

첫 번째 반응기 출구 전환율은 40 %이다.
CSTR 설계식:  $V_1=\dfrac{F_{\mathrm{A0}}X_1}{-r_{\mathrm{A1}}}$ ,  $V_2=\dfrac{F_{\mathrm{A0}}(X_2-X_1)}{-r_{\mathrm{A2}}}$ 
부피와 반응속도가 같으므로  $X_1=X_2-X_1$  →  $X_1=\dfrac{0.8}{2}=0.4$ 
20 %라면 두 번째 반응기 증가분이 60 %p로 첫 반응기의 3배가 되어 조건에 맞지 않는다.
30 %라면 증가분이 50 %p로 두 반응기의 전환 증가량이 같지 않다.
60 %라면 두 번째 반응기 증가분이 20 %p에 그쳐 역시 조건을 만족하지 못한다.

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