1개의 혼합 흐름 반응기에 크기가 2배되는 반응기를 추가로 직렬로 연결… | [화공기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

반응속도식은 -rA = 1.25 CA2 mol/L·min 이다.
혼합흐름반응기 설계식 $\tau=\dfrac{C_{A0}-C_A}{-r_A}$ 를 두 반응기에 각각 적용한다. 제1반응기는 $\tau_1=96\ \mathrm{s}=1.6\ \mathrm{min}$ 이고, 제2반응기는 부피가 2배이며 유량이 같으므로 $\tau_2=3.2\ \mathrm{min}$ 이다.
속도식을 $-r_A=kC_A^n$ 으로 두면
제1반응기: $k(0.5)^n=\dfrac{1-0.5}{1.6}=0.3125$
제2반응기: $k(0.25)^n=\dfrac{0.5-0.25}{3.2}=0.078125$
두 식을 나누면 $2^n=\dfrac{0.3125}{0.078125}=4$ 이므로 n = 2 이고, 이를 넣으면 $k=\dfrac{0.3125}{0.25}=1.25\ \mathrm{L/mol\cdot min}$ 이다. 두 번째 반응기의 공간시간도 2배라는 점을 놓치고 1.6분을 그대로 쓰면 차수가 1차로 잘못 나온다.