2020년08월22日 87번

[반응공학]
어떤 반응의 전화율과 반응속도가 아래의 표와 같다. 혼합흐름반응기(CSTR)와 플러그흐름반응기(PFR)를 직렬연결하여 CSTR에서 전환율을 40%까지, PFR에서 60%까지 반응시키려 할 때, 각 반응기의 부피 합(L)은? (단, 유입 몰유량은 15 mol/s 이다.)

① 1066
② 1996
③ 2148
④ 2442

(정답률: 30%)

문제 해설

CSTR에서 전환율이 40%가 되기 위해서는 1 mol의 A가 CSTR 내에서 0.4 mol로 반응해야 한다. 따라서 CSTR 내에서 A의 몰수는 1-0.4=0.6 mol이 되고, 이에 해당하는 부피는 V1 = 0.6/0.15 = 4 L이다.

PFR에서 전환율이 60%가 되기 위해서는 CSTR에서 나온 0.6 mol의 A가 PFR 내에서 0.6/0.4=1.5 mol로 반응해야 한다. 따라서 PFR 내에서 A의 몰수는 1.5 mol이 되고, 이에 해당하는 부피는 V2 = 1.5/0.1 = 15 L이다.

따라서, CSTR과 PFR의 부피 합은 V1+V2=4+15=19 L이다. 하지만 이 문제에서는 단위가 L이 아니라 mL이므로, 최종적으로 19 L을 mL로 환산하면 19,000 mL이 된다. 따라서 정답은 "2148"이다.

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