Arbeitsblatt Reaktorauslegung (CSTR und PFR) mit Lösungen

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1.Leicht
V = 200 L, k = 0,12 min⁻¹Q = 25 L/minCA0​ = 1 mol/LCA​ = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,12 min⁻¹) läuft in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit 200 L. Der Zulauf tritt mit 25 L/min und CA0 = 1 mol/L ein. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme die Austrittskonzentration CA.

V = 200 LQ = 25 L/mink = 0,12 min⁻¹CA0 = 1 mol/L
CA = mol/L
2.Leicht
V = ?, k = 0,2 min⁻¹Q = 25 L/minX = 90%

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,2 min⁻¹ wird in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit einem Zulauf von 25 L/min durchgeführt. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme das Reaktorvolumen V in Litern für 90 % Umsatz von A.

Q = 25 L/mink = 0,2 min⁻¹X = 90%
V = L
3.Mittel
Q = 100 L/minX = 95%V = ?, k = 0,08 min⁻¹

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,08 min⁻¹ wird in einem Strömungsrohr (PFR) mit einem Zulauf von 100 L/min durchgeführt. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme das Reaktorvolumen V in Litern für 95 % Umsatz von A.

Q = 100 L/mink = 0,08 min⁻¹X = 95%
V = L
4.Mittel
QX = 90%gleiches Q, k und X wie der Rührkessel

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung soll 90 % 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 = 90%erste Ordnung, gleiches k und Q
VCSTR/VPFR =
5.Schwer
V = 800 LV = 800 LQ = 40 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,2 min⁻¹) läuft in zwei gleichen Rührkesseln in Reihe mit je 800 L. Der Zulauf beträgt 40 L/min, die Dichte ist konstant, und die Reaktoren sind im stationären Zustand. Bestimme den Gesamtumsatz X in Prozent.

V = 800 L (×2)Q = 40 L/mink = 0,2 min⁻¹
X = %
6.Schwer
V = 2000 LV = 2000 LQ = 100 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,08 min⁻¹) läuft in zwei gleichen Rührkesseln in Reihe mit je 2000 L. Der Zulauf beträgt 100 L/min, die Dichte ist konstant, und die Reaktoren sind im stationären Zustand. Bestimme den Gesamtumsatz X in Prozent.

V = 2000 L (×2)Q = 100 L/mink = 0,08 min⁻¹
X = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. CA = 0,5102 mol/L
  2. 2. V = 1125 L
  3. 3. V = 3745 L
  4. 4. VCSTR/VPFR = 3,909
  5. 5. X = 96 %
  6. 6. X = 85,21 %

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