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1[7급 국가직 반응공학] 21년 1회차

연속교반탱크반응기(CSTR) 뒤에 플러그흐름반응기(PFR)가 직렬로 연결된 반응기에서  $A \xrightarrow{k} B$  등온 액상 기초반응을 진행한다. CSTR 부피는 PFR 부피의 2배이고 CSTR의 공간시간( $\tau$ )은 1.0 h일 때, PFR 출구에서  $A$ 의 전환율은? (단, 두 반응기에서 반응온도는 동일하고, 반응속도상수  $k = 2.0\,\mathrm{h^{-1}}$ 이다)

 $1-\dfrac{e^{-1}}{2}$

 $1-\dfrac{e^{-2}}{2}$

 $1-\dfrac{e^{-1}}{3}$

 $1-\dfrac{e^{-2}}{3}$

해설

PFR 출구 전환율은  $1-\dfrac{e^{-1}}{3}$ 이다.
CSTR( $k\tau=2$ ):  $\dfrac{C_{A1}}{C_{A0}}=\dfrac{1}{1+2}=\dfrac{1}{3}$ 
PFR은 부피가 절반이므로 공간시간 0.5 h,  $k\tau=1$ :  $\dfrac{C_{A2}}{C_{A1}}=e^{-1}$ 
결과:  $X=1-\dfrac{e^{-1}}{3}$ 
 $1-e^{-1}/2$ : CSTR의  $k\tau$ 를 1로 잘못 잡은 값이다.
 $1-e^{-2}/2$ : 두 반응기의 공간시간을 모두 잘못 잡은 값이다.
 $1-e^{-2}/3$ : PFR 공간시간을 CSTR과 같은 1 h로 둔 값이다.

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