A \rightarrow B 액상 기초반응을 진행한다. 여러 개의 연속… | [7급 국가직 반응공학] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 21년 1회차

 $A \rightarrow B$  액상 기초반응을 진행한다. 여러 개의 연속교반탱크반응기(CSTR)가 직렬로 연결되어 있을 때, 하나의 플러그흐름반응기(PFR)와 직렬로 연결된 CSTR들의 최종전환율이 같아지는 조건은? (단, 총 CSTR 부피의 합과 하나의 PFR 부피는 같다)

PFR에서 반응물의 공급 유량을 느리게 한다.

PFR에서 반응물의 공급 유량을 빠르게 한다.

CSTR의 부피를 작게 하여 CSTR 개수를 무수히 많게 한다.

CSTR의 부피를 크게 하여 CSTR 개수가 한 개가 되게 한다.

해설

같은 총부피로 CSTR을 무수히 많이 직렬 연결하면 PFR과 같은 전환율에 수렴한다.

N개 직렬 CSTR(1차): $X=1-\dfrac{1}{(1+k\tau/N)^N}$
$N\to\infty$ 이면 $X=1-e^{-k\tau}$ 로 PFR 식과 같아진다.

PFR 공급 유량을 느리게: PFR 체류시간만 늘어 PFR 전환율이 더 커지므로 차이가 벌어진다.
PFR 공급 유량을 빠르게: 부피·유량이 같다는 비교 전제를 깨는 조작이며, 반응기 구성으로 같아지는 조건이 아니다.
CSTR을 한 개로: 역혼합이 가장 커져 PFR과의 전환율 차이가 최대가 된다.

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