CFSTR 0.5차 반응. 효율 95%. 속도상수 0.05 (mg/L)^(1/2)/hr

CFSTR에서 물질을 분해하여 효율 95%로 처리하고자 한다.

이 물질은 0.5차 반응으로 분해되며,

속도상수는 0.05 (mg/L)1/2/hr이다.

유량은 500 L/hr이고 유입농도는 250 mg/L로 일정하다면

CFSTR의 필요부피(m3)는? (단, 정상상태 가정)

① 약 520

② 약 570

③ 약 620

④ 약 672

완전혼합 반응조

(continuous stirred-tank reactor, CSTR) 는

연속흐름 반응조

(continuous-flow stirred-tank reactor, CFSTR) 로도 불린다.

CFSTR 반응 (정상상태 질량수지)

Q (C_0 – C_t) = k V (C_t)^n

> Q: 유량

> C_0: 초기농도

> C_t: 나중농도

> k: 속도상수

> V: 반응조 부피

> n: 반응차수

“95% 효율 = 95% 분해” 이므로,

남아있는 농도는 5%. 따라서

C_t = (250 mg/L) (5/100)

= 12.5 mg/L

Q (C_0 – C_t) = k V (C_t)^n

V = Q (C_0 – C_t) / (k (C_t)^n)

= (500) (250 – 12.5) / ((0.05) (12.5)^0.5)

= 671751 L

= 671.751 m3

답: ④ 약 672

[참고] 속도상수에 주의할 것

(0.05 mg/L)^(1/2) /hr 이 아니라,

0.05 (mg/L)^(1/2) /hr 이다.

[참고] 단위만 계산하면,

V = Q (C_0 – C_t) / (k (C_t)^n)

= (L/hr) (mg/L) / [(mg/L)^(0.5)/hr × (mg/L)^0.5]

(mg/L)^(0.5) × (mg/L)^0.5 = mg/L 이므로,

V = (L/hr) (mg/L) / [(mg/L)/hr]

= L

[ 같은 글 https://ywpop.tistory.com/24200 ]

특정의 반응물을 포함한 유체가 CFSTR을 통과할 때 반응물의 농도가 100 mg/L에서 10 mg/L로 감소하였고, 반응기 내의 반응이 일차반응이며 유체의 유량이 1000 m3/day이라면, 반응기의 체적(m3)은? (단, 반응속도상수는 0.5 day-1)

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CFSTR 0.5차 반응. 효율 95%. 속도상수 0.05 (mg/L)^(1/2)/hr