고체 촉매가 균일하게 충전된 등온 충전층반응기(PBR)에서 A→B 기상… | [7급 국가직 반응공학] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 23년 1회차

고체 촉매가 균일하게 충전된 등온 충전층반응기(PBR)에서 A→B 기상 반응을 진행할 때, 압력강하는  $\dfrac{P}{P_0} = (1 - \alpha W)^{1/2}$  식을 따른다. 반응기 길이가 5 m일 때, 입구에서 압력이 10 atm, 출구에서 압력이 8.66 atm이었다. 동일한 반응조건에서 반응기 길이를 15 m로 늘려 반응기 부피를 3배로 크게 했을 때, 반응기 출구에서의 압력[atm]은? (단,  $P_0$ 는 반응기 입구에서 압력,  $P$ 는 반응기 출구에서 압력,  $\alpha$ 는 압력강하 파라미터,  $W$ 는 촉매 무게, 0.866의 제곱은 0.75이다)

1.5

2.5

5.0

7.5

해설

촉매 무게가 3배가 되면  $\alpha W$ 도 3배가 되어 출구 압력은  $5.0\ \mathrm{atm}$ 이다.
5 m 조건:  $\left(\dfrac{8.66}{10}\right)^2 = 0.75 = 1 - \alpha W$  →  $\alpha W = 0.25$ 
15 m 조건(촉매 무게 3배):  $\left(\dfrac{P}{P_0}\right)^2 = 1 - 3(0.25) = 0.25$  →  $\dfrac{P}{P_0} = 0.5$  →  $P = 5.0\ \mathrm{atm}$ 
압력은 길이에 정비례해 떨어지지 않으므로, 처음 압력강하량의 3배를 빼는 방식으로 풀면 틀린다.

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