크기가 다른 두 혼합흐름 반응기를 직렬로 연결한 반응계에 대하여, 정해… | [화공기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 22년 1회차
크기가 다른 두 혼합흐름 반응기를 직렬로 연결한 반응계에 대하여, 정해진 유량과 온도 및 최종 전화율 조건하에서 두 반응기의 부피 합이 최소가 되는 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, n은 반응차수를 의미한다.)
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n = 1인 반응에서는 크기가 다른 반응기를 연결하는 것이 이상적이다.
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n ＞ 1인 반응에서는 작은 반응기가 먼저 와야 한다.
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n ＜ 1인 반응에서는 큰 반응기가 먼저 와야 한다.
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두 반응기의 크기 비는 일반적으로 반응속도와 전화율에 따른다.
해설
직렬 연결된 두 혼합흐름 반응기의 총 부피를 최소화하는 최적 배치는 반응차수에 따라 달라진다. n = 1(1차 반응)인 경우, 반응속도식이 농도에 선형이므로 두 반응기의 크기 비가 전화율과 무관하게 동일해야 하며, 따라서 크기를 같게 배치하는 것이 최적이다. 즉 "크기가 다른 반응기를 연결하는 것"은 이상적이지 않다. n > 1(고차 반응)에서는 반응속도가 농도에 비선형으로 의존하므로, 초기 고농도 구간에서 반응을 빠르게 진행시키기 위해 작은 반응기를 먼저 배치하는 것이 부피 합을 최소화한다. n < 1(저차 반응)에서는 반응이 상대적으로 천천히 진행되므로 큰 반응기를 먼저 배치하여 초기 전화를 확보하는 것이 효율적이다. 두 반응기의 크기 비는 반응차수, 반응속도상수, 원하는 최종 전화율 등에 따라 결정되는 일반적인 원칙이다. 따라서 1차 반응에서 "크기가 다른 반응기"를 연결하는 것을 권장하는 보기 1이 옳지 않다.
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