16. Multiple-Reactor SystemsⅠ

반응공학

PART 16. Multiple-Reactor Systems 다중 반응기Ⅰ

1. Plug Flow Reactors in Series and/or in Parallel 직렬 또는 병렬로 연결된 PFR

(1) 직렬 연결된 PFR

여러개의 직렬 PFR은

그냥 하나의 긴 PFR와 같은 전환율을 얻는다.

(2) 병렬 연결된 PFR

들어가고 나오는 유체의 조성이 모두 동일해야한다.

따라서, 각 반응기에 유체가 머누는 시간

즉, 공간시간이 동일하여야 한다.

EX)

전체는 병렬로

Branch D는 직렬로 연결이 되어있다.

Branch D는 전체가 80리터라고 볼 수 있다.

그런데, Branch D 와 E 의

들어가고 나오는 조성이 같아야 하므로

머무는 시간이 동일해야 한다.

Branch D의 부피는 80

Branch E의 부피는 40

이므로 2 : 1 의 비율을 가지고 있다.

따라서, feed도 2 : 1 로 해주어야한다.

2. Equal-size Mixed Flow Reactors in Series 직렬 연결된 동일한 크기의 혼합흐름 반응기

(ρ=const)

1차 반응을 예를 들자.

i번째 reactor의 물질 수지식은 다음과 같다.

v : feed 속도

C : 농도

V : 리액터 부피

위 식을 모두 곱하면,

다음과 같다.

τ에 대해 정리하면,

한편, N이 엄청 커지면

다음과 같아진다.

(로피탈을 사용하면, 쉽게 구할 수 있다.)

결론적으로,

MFR은 N이 커지면 커질수록,

PFR에 가까워진다.