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1[화공기사 필기] 17년 1회차
크기가 다른 3개의 혼합흐름반응기(mixed flow reactor)를 사용하여 2차 반응에 의해서 제품을 생산하려 한다. 최대의 생산율을 얻기 위한 반응기의 설치 순서로서 옳은 것은? (단, 반응기의 부피 크기는 A＞B＞C이다.)
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A→B→C
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B→A→C
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C→B→A
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순서에 무관
해설
2차 반응이므로 작은 반응기부터 큰 반응기 순서(C → B → A)로 설치해야 생산율이 최대가 된다.
그림은 원료 CA0 가 세 개의 혼합흐름반응기를 차례로 지나 CA 로 빠져나가는 직렬 배열이다. 혼합흐름반응기 직렬에서는 총 부피가 같아도 배열 순서에 따라 최종 전화율이 달라진다.
반응차수 n > 1 인 반응은 속도가 농도에 민감해서, 농도가 높은 앞단에서는 작은 부피로도 충분히 반응이 진행된다. 반대로 농도가 낮아진 뒷단일수록 같은 전화를 얻는 데 큰 부피가 필요하므로 뒤로 갈수록 부피를 크게 배치해야 한다.
따라서 부피가 A ＞ B ＞ C 인 조건에서는 C → B → A 가 최적이다. (1차 반응이면 순서와 무관하고, n < 1 이면 반대로 큰 것부터가 유리하다.)
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