공간시간이 5min으로 같은 혼합 흐름 반응기 (MFR)와 플러그 흐름… | [화공기사 필기] 21년 2회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 21년 2회차
공간시간이 5min으로 같은 혼합 흐름 반응기 (MFR)와 플러그 흐름 반응기(PFR)를 그림과 같이 직렬로 연결시켜 반응물 A를 분해시킨다. A물질의 액상 분해반응 속도식이 아래와 같고 첫 번째 반응기로 들어가는 A의 농도가 1mol/L면 반응 후 둘째 반응기에서 나가는 A물질의 농도(mol/L)는?
1
0.25
2
0.50
3
0.75
4
0.80
해설
혼합흐름반응기를 거쳐 플러그흐름반응기를 통과한 뒤 A의 농도는 0.50 mol/L가 된다.
속도식이 −rA = 0.075CA(mol/L·min)인 1차 반응이고 액상이라 부피변화가 없으므로, 두 반응기 모두 주어진 공간시간 τ = 5 min을 그대로 대입한다.
혼합흐름반응기 출구: CA1 = CA0/(1 + kτ) = 1/(1 + 0.075×5) = 1/1.375 = 0.727 mol/L
플러그흐름반응기 출구: CA2 = CA1·e−kτ = 0.727 × e−0.375 = 0.727 × 0.687 = 0.50 mol/L1차 반응에서는 두 반응기의 연결 순서를 바꿔도 최종 농도가 같지만, 혼합흐름반응기는 대수식, 플러그흐름반응기는 지수식이라는 설계식 차이는 반드시 구분해서 적용해야 한다.
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