Arbeitsblatt Reaktorauslegung (CSTR und PFR) mit Lösungen

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1.Leicht
V = 200 L, k = 0,3 min⁻¹Q = 80 L/minCA0​ = 0,5 mol/LCA​ = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,3 min⁻¹) läuft in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit 200 L. Der Zulauf tritt mit 80 L/min und CA0 = 0,5 mol/L ein. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme die Austrittskonzentration CA.

V = 200 LQ = 80 L/mink = 0,3 min⁻¹CA0 = 0,5 mol/L
CA = mol/L
2.Leicht
V = ?, k = 0,5 min⁻¹Q = 5 L/minX = 85%

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,5 min⁻¹ wird in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit einem Zulauf von 5 L/min durchgeführt. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme das Reaktorvolumen V in Litern für 85 % Umsatz von A.

Q = 5 L/mink = 0,5 min⁻¹X = 85%
V = L
3.Mittel
Q = 40 L/minCA0​ = 2 mol/LCA​ = ?V = 200 L, k = 0,05 min⁻¹

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,05 min⁻¹) läuft in einem idealen Strömungsrohr (PFR) mit 200 L. Der Zulauf tritt mit 40 L/min und CA0 = 2 mol/L ein. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme die Austrittskonzentration CA.

V = 200 LQ = 40 L/mink = 0,05 min⁻¹CA0 = 2 mol/L
CA = mol/L
4.Mittel
QX = 85%gleiches Q, k und X wie der Rührkessel

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung soll 85 % Umsatz erreichen. Wie viel größer muss ein Rührkessel (CSTR) sein als ein Strömungsrohr (PFR) bei gleichem Zulauf, gleicher Geschwindigkeitskonstante und gleichem Umsatz? Bestimme das Verhältnis VCSTR/VPFR.

X = 85%erste Ordnung, gleiches k und Q
VCSTR/VPFR =
5.Schwer
Q = 100 L/minX = ?V = 100 L

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,4 min⁻¹) läuft in einem Strömungsrohr (PFR) mit 100 L und einem Zulauf von 100 L/min. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme den Umsatz X in Prozent.

V = 100 LQ = 100 L/mink = 0,4 min⁻¹
X = %
6.Schwer
V = 200 LV = 200 LQ = 80 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,2 min⁻¹) läuft in zwei gleichen Rührkesseln in Reihe mit je 200 L. Der Zulauf beträgt 80 L/min, die Dichte ist konstant, und die Reaktoren sind im stationären Zustand. Bestimme den Gesamtumsatz X in Prozent.

V = 200 L (×2)Q = 80 L/mink = 0,2 min⁻¹
X = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. CA = 0,2857 mol/L
  2. 2. V = 56,67 L
  3. 3. CA = 1,558 mol/L
  4. 4. VCSTR/VPFR = 2,987
  5. 5. X = 32,97 %
  6. 6. X = 55,56 %

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