크기가 같은 관형반응기와 혼합반응기에서 다음과 같은 액상 1차 직렬반응… | [화공기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지

같은 크기의 반응기라면 관형반응기의 R 성분수율이 혼합반응기보다 항상 크다.
A → R → S 직렬반응에서 R는 중간체다. 완전혼합반응기는 반응기 안이 전부 출구 조성이어서 갓 들어온 A가 이미 R가 쌓인 유체와 즉시 섞이고, 그만큼 R가 S로 더 많이 파괴된다. 관형반응기는 이런 역혼합이 없어 R가 살아남는다.
같은 공간시간 τ에서 비교하면
관형: CR/CA0 = k1(e-k₁τ − e-k₂τ)/(k2 − k1) (k1 = k2이면 극한값 k1τe-k₁τ)
혼합: CR/CA0 = k1τ / {(1 + k1τ)(1 + k2τ)}
τ = 1에서 두 극단을 넣어 보면
k1 = k2 = 1 → 관형 0.368, 혼합 0.250
k1 = 1 < k2 = 2 → 관형 0.233, 혼합 0.167
즉 두 속도상수가 같아도, 두 번째 반응이 더 빨라도 관형 쪽이 크다. 이 대소 관계는 k1과 k2의 크기에 관계없이 항상 성립하므로, 두 상수가 같으면 수율이 같아진다거나 어떤 조건에서 혼합반응기가 유리해진다는 설명은 성립하지 않는다.