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1[7급 국가직 반응공학] 21년 1회차
플러그흐름반응기(PFR) 3개를 직렬 및 병렬로 연결하여 액상 반응을 진행한다. 몰유량 기준으로 전체 공급물의 25 %는 흐름 1로, 75 %는 흐름 2로 흘러간다. P1과 P2에서 전환율이 동일할 때, 반응기 R3의 부피[L]는?

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해설

반응기 R3의 부피는 40 L이다.

같은 액상 반응을 PFR에서 진행할 때 출구 전환율은 공간시간에만 의존하므로, 두 흐름의 전환율이 같으려면 반응기 부피/공급 유량의 비가 같아야 한다.

흐름 1: V1F1=600.25F=240F\dfrac{V_1}{F_1} = \dfrac{60}{0.25F} = \dfrac{240}{F}
흐름 2: 140+V30.75F=240F\dfrac{140 + V_3}{0.75F} = \dfrac{240}{F}

140+V3=180  ⇒  V3=40 L140 + V_3 = 180 \;\Rightarrow\; V_3 = 40\ \mathrm{L}

  • 10 L, 20 L: 흐름 2의 공간시간이 흐름 1보다 짧아 전환율이 더 낮아진다.
  • 80 L: 흐름 2의 공간시간이 더 길어 전환율이 흐름 1보다 높아진다.

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