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1[화공기사 필기] 17년 2회차

부피유량 v가 일정한 관형반응기 내에서 1차 반응 A→B이 일어난다. 부피유량이 10L/min, 반응속도상수 k가 0.23/min 일 때 유출농도를 유입농도의 10%로 줄이는데 필요한 반응기의 부피는? (단, 반응기의 입구조건 V=0일 때 C_A=C_AO이다.)

100L

200L

300L

400L

해설

필요한 반응기의 부피는 약 100 L이다.
관형반응기(PFR)에서 1차 반응의 설계식은  $k\tau = \ln\dfrac{C_{A0}}{C_A}$ 이며, 유출농도를 유입농도의 10%로 낮추려면  $\ln\dfrac{1}{0.1}=\ln10\approx2.303$ 이 필요하다.
체류시간은  $\tau=\dfrac{2.303}{0.23\ \mathrm{min^{-1}}}\approx10.0\ \mathrm{min}$ 이고, 반응기 부피는  $V=\tau v = 10.0\ \mathrm{min}\times10\ \mathrm{L/min}=100\ \mathrm{L}$ 이다.

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