액상 1차 반응(A→R+S)이 혼합 흐름 반응기와 플러그 흐름 반응기를… | [화공기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 21년 3회차
액상 1차 반응(A→R+S)이 혼합 흐름 반응기와 플러그 흐름 반응기를 직렬로 연결하여 반응시킬 때에 대한 설명 중 옳은 것은? (단, 각 반응기의 크기는 동일하다)
1
전환율을 크게 하기 위해서는 혼합 흐름 반응기를 앞에 배치해야 한다.
2
전환율을 크게 하기 위해서는 플러그 흐름 반응기를 앞에 배치해야 한다.
3
전환율을 크게 하기 위해, 낮은 전환율에서는 혼합 흐름반응기를, 높은 전환율에서는 플러그 흐름 반응기를 앞에 배치해야 한다.
4
반응기의 배치 순서는 전환율에 영향을 미치지 않는다.
해설
1차 반응은 농도에 대해 1차 의존성을 가지므로, 반응 속도는 농도가 높을수록 빠르다. 혼합 흐름 반응기(CSTR)는 입구와 같은 낮은 농도를 유지하고, 플러그 흐름 반응기(PFR)는 입구의 높은 농도에서 출구의 낮은 농도까지 연속적으로 반응한다. 같은 체류시간 조건에서 1차 반응에 대해 두 반응기의 최종 전환율은 배치 순서에 관계없이 동일하다는 것이 반응기 설계 이론의 핵심이다. 이는 CSTR-PFR 직렬 배치든 PFR-CSTR 직렬 배치든, 전체 체류시간이 같으면 최종 전환율이 같다는 원리에 근거한다. 따라서 반응기 배치의 순서는 1차 반응의 최종 전환율에 영향을 미치지 않는다.
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