A→R인 액상반응의 속도식이 아래와 같을 때, 이 반응을 순환비가 2인… | [화공기사 필기] 21년 2회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 21년 2회차
A→R인 액상반응의 속도식이 아래와 같을 때, 이 반응을 순환비가 2인 순환반응기에서 A의 출구농도가 0.5mol/L가 되도록 운영하기 위한 순환반응기의 공간시간(τ; h)은? (단, A는 1mol/L로 공급된다.)
1
3.5
2
8.6
3
18.5
4
133.5
해설
순환반응기의 공간시간은 약 8.6 h다.
순환비가 2이므로 반응기 입구에서는 신선한 공급물에 순환류가 합쳐져 이미 일부 반응이 진행된 상태로 들어간다. 출구 전화율이 XAf = 1 − 0.5/1 = 0.5이므로 입구 전화율은 XA1 = R/(R+1) × XAf = (2/3)×0.5 = 1/3이 된다.
순환반응기 설계식에 1차 속도식 −rA = kCA0(1−XA)를 넣으면
τ = (R+1)CA0∫ dXA/(−rA) = ((R+1)/k)·ln[(1−XA1)/(1−XAf)]
τ = (3/0.1)·ln(0.667/0.5) = 30 × 0.288 = 8.63 h순환이 없다면 같은 전화율에 τ = (1/0.1)ln2 = 6.93 h면 충분하다. 순환을 걸면 반응기 내부가 혼합흐름반응기에 가까워져 같은 전화율을 얻는 데 더 큰 공간시간이 필요해진다(순환비가 무한대면 혼합흐름반응기의 10 h에 접근한다).
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