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등온 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 액상 기초반응을 진행… | [7급 국가직 반응공학] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 23년 1회차
등온 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 액상 기초반응을 진행하여 반응 시작 20분 후 A의 전환율 80 %를 얻었다. 동일한 반응물을 동일한 반응조건에서 부피가 2 L인 플러그흐름반응기(PFR)에 공급하여 반응을 진행할 경우, A의 전환율 80 %를 얻기 위한 A의 부피유량[L min-1]은?
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해설

액상 반응에서 PFR의 공간시간은 회분식 반응시간과 같으므로 τ=20 min\tau = 20\ \mathrm{min}이고, 부피유량은 0.1 L min−10.1\ \mathrm{L\,min^{-1}}이다.

밀도가 일정하면 PFR의 τ=CA0∫0XdX−rA\tau = C_{\mathrm{A0}}\int_0^{X}\frac{dX}{-r_{\mathrm{A}}}는 회분식의 tt와 같은 식이므로, 반응차수와 무관하게 같은 전환율에 같은 시간이 필요하다.

v0=Vτ=2 L20 min=0.1 L min−1v_0 = \dfrac{V}{\tau} = \dfrac{2\ \mathrm{L}}{20\ \mathrm{min}} = 0.1\ \mathrm{L\,min^{-1}}

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