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1[화공기사 필기] 19년 1회차

다음의 등온에서 병렬 반응인 경우 S_DU(선택도)를 향상시킬 수 있는 조건 중 옳지 않은 것은? (단, 활성화에너지는 E₁＜E₂이다.)
 $\mathrm{A}+\mathrm{B}\rightarrow \mathrm{D}\,(\text{desired})\quad r_D=k_1C_A^{\,2}C_B^{\,3}$ 
 $\mathrm{A}+\mathrm{B}\rightarrow \mathrm{U}\,(\text{undesired})\quad r_U=k_2C_AC_B$

관형반응기

높은 압력

높은 온도

반응물의 고농도

해설

활성화에너지가 작은 쪽이 목적물 생성반응이므로 온도를 올리면 오히려 부반응이 더 빨라져 선택도가 떨어진다 — 온도를 높이라는 조건이 옳지 않다.

선택도는 S_DU = r_D/r_U = k₁C_A²C_B³ ÷ (k₂C_AC_B) = (k₁/k₂)·C_A·C_B² 이다. 즉 A와 B의 농도가 높을수록, 그리고 k₁/k₂가 클수록 선택도가 커진다.

반응물을 고농도로 유지하면 C_A·C_B²가 커져 선택도가 올라간다.
기상이라면 압력을 높이는 것이 곧 농도를 높이는 것이므로 역시 유리하다.
관형(플러그흐름)반응기는 공급 농도가 그대로 유지되는 반면 혼합흐름반응기는 입구에서 출구 농도로 희석되므로, 이런 고차 선택도 반응에는 관형이 유리하다.
E₁＜E₂이므로 승온하면 k₂가 k₁보다 급격히 커져 k₁/k₂가 작아진다 — 선택도를 높이려면 오히려 낮은 온도가 유리하다.

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