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1[화공기사 필기] 20년 3회차

플러그흐름반응기에서 0차 반응(A→R)이 반응속도가 10mol/L·h 로 반응하고 있을 때, 요구되는 반응기의 부피(L)는? (단, 반응물의 초기공급속도 : 1000 mol/h, 반응물의 초기농도 : 10 mol/L, 반응물의 출구농도 : 5mol/L 이다.)

해설

PFR 설계식  $V=F_{A0}\displaystyle\int_0^X\dfrac{dX}{-r_A}$ 에서 0차 반응은 반응속도가 농도와 무관하게 일정하므로  $V=\dfrac{F_{A0}X}{-r_A}$ 로 간단해진다.
전화율은  $X=\dfrac{C_{A0}-C_{Af}}{C_{A0}}=\dfrac{10-5}{10}=0.5$ 이고, 반응속도는  $-r_A=10\ \mathrm{mol/(L\cdot h)}$ 로 일정하다.
따라서  $V=\dfrac{1000\ \mathrm{mol/h}\times0.5}{10\ \mathrm{mol/(L\cdot h)}}=50\ \mathrm{L}$ 로, 요구되는 반응기 부피는 50 L이다.

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