등온에서 0.9wt% 황산 B와 액상 반응물 A(공급원료 A의 농도는 4lb mol/ft 3 )가 동일부피로 CSTR에 유입될 때 1차 반응 진행으로 2×10 8 lb/year의 생성물 C(분자량 : 62)가 배출된다. A의 전화율이 0.8이 되기 위한 반응기 체적(ft 3 )은? (단, 속도상수는 0.311min － 1 이다.)

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등온에서 0.9wt% 황산 B와 액상 반응물 A(공급원료 A의 농도는 … | [화공기사 필기] 15년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 15년 3회차

등온에서 0.9wt% 황산 B와 액상 반응물 A(공급원료 A의 농도는 4lb mol/ft³)가 동일부피로 CSTR에 유입될 때 1차 반응 진행으로 2×10⁸lb/year의 생성물 C(분자량 : 62)가 배출된다. A의 전화율이 0.8이 되기 위한 반응기 체적(ft³)은? (단, 속도상수는 0.311min^－¹이다.)

40.4

44.6

49.4

54.3

해설

필요한 반응기 체적은 약 49.4ft³이다.
생성물 C의 몰유량은  $\dfrac{2\times10^{8}}{62} \div (365\times24\times60) \approx 6.14\ \mathrm{lb\,mol/min}$ 이며, A → C의 1:1 반응이므로 이는 A의 전화량과 같다.
전화율 0.8을 적용하면 공급 A의 몰유량은  $F_{A0}=6.14/0.8\approx7.67\ \mathrm{lb\,mol/min}$ 이고, B와 동일 부피로 혼합되어 농도가 절반(2lb mol/ft³)이 되므로 부피유량은  $v_0=7.67/2\approx3.84\ \mathrm{ft^3/min}$ 이다.
1차 반응 CSTR 설계식  $V=\dfrac{v_0 X_A}{k(1-X_A)}$ 에 대입하면  $V=\dfrac{3.84\times0.8}{0.311\times0.2}\approx49.4\ \mathrm{ft^3}$ 이다.

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