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등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 초기농도 10 mol L-1의 순… | [7급 국가직 반응공학] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 24년 1회차
등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 초기농도 10 mol L-1의 순수한 A를 반응물로 A → B 비가역 액상 1차 반응을 진행한다. A의 전환율이 70 %일 때, 반응기 출구에서 B를 63 mol min-1의 몰유량으로 생산하기 위해 필요한 반응기의 부피[L]는? (단, 반응속도상수는 0.3 min-1이다)
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해설

필요한 반응기 부피는 70 L이다.

B 생산량 FB=FA0XF_{\mathrm{B}}=F_{\mathrm{A0}}X → FA0=630.7=90 mol min−1F_{\mathrm{A0}}=\dfrac{63}{0.7}=90\ \mathrm{mol\,min^{-1}}, v0=9010=9 L min−1v_0=\dfrac{90}{10}=9\ \mathrm{L\,min^{-1}}

1차 CSTR: τ=Xk(1−X)=0.70.3(0.3)=709 min\tau=\dfrac{X}{k(1-X)}=\dfrac{0.7}{0.3(0.3)}=\dfrac{70}{9}\ \mathrm{min}
V=v0τ=9⋅709=70 LV=v_0\tau=9\cdot\dfrac{70}{9}=70\ \mathrm{L}

  • 700 L은 부피유량 대신 몰유량 90을 곱한 값이다.
  • CSTR 속도는 출구 농도 CA0(1−X)C_{\mathrm{A0}}(1-X) 기준이므로 분모에 1−X1-X가 들어간다.

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