부반응아 있는 어떤 액상 반응이 아래와 같을 때, 부반응을 적게 하는 … | [화공기사 필기] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 21년 1회차

부반응아 있는 어떤 액상 반응이 아래와 같을 때, 부반응을 적게 하는 반응기 구조는? (단, k₁=3k₂, r_R=k₁C_A²C_B, r_U=k₂C_AC_B³ 이고, 부반응은 S와 U를 생성하는 반응이다.)
 $\mathrm{A+B}\xrightarrow{\ k_1\ }\mathrm{R+T}$ 
 $\mathrm{A+B}\xrightarrow{\ k_2\ }\mathrm{S+U}$

해설

목적생성물 R은 A 농도가 높고 B 농도가 낮을수록 유리하므로, A를 입구로 전량 넣고 B를 관을 따라 여러 지점에서 조금씩 나눠 넣는 관형(PFR) 구조가 부반응을 가장 적게 만든다.

두 속도식의 비를 보면
r_R/r_U = k₁C_A²C_B ÷ k₂C_AC_B³ = (k₁/k₂) · C_A/C_B²
이므로 C_A는 크게, C_B는 작게 유지하는 것이 관건이다. B가 제곱으로 분모에 들어가므로 B를 묽게 유지하는 효과가 특히 크다.

나머지 배치가 불리한 이유:

B를 입구로 전량 넣고 A를 나눠 넣으면 C_B가 높고 C_A가 낮아져 비율이 정확히 반대로 나빠진다.
A와 B를 함께 입구로 밀어 넣는 관형은 앞부분에서 C_B가 그대로 높아 부반응이 크게 일어난다.
혼합흐름 반응기는 내부 농도가 출구 농도와 같아 C_A가 낮게 깔리므로 C_A/C_B²를 키울 수 없다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.

💬 자격증 스터디 커뮤니티헷갈리는 문제, 같이 준비하는 사람들에게 물어보세요

→