Arbeitsblatt Reaktorauslegung (CSTR und PFR) mit Lösungen

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1.Leicht
V = 1500 L, k = 0,05 min⁻¹Q = 20 L/minCA0​ = 0,5 mol/LCA​ = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,05 min⁻¹) läuft in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit 1500 L. Der Zulauf tritt mit 20 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 = 1500 LQ = 20 L/mink = 0,05 min⁻¹CA0 = 0,5 mol/L
CA = mol/L
2.Leicht
τ = ?k = 0,1 min⁻¹X = 60%

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung mit k = 0,1 min⁻¹ läuft stationär in einem Rührkessel (CSTR). Welche Verweilzeit τ ist nötig, um 60 % Umsatz zu erreichen?

k = 0,1 min⁻¹X = 60%
τ = min
3.Mittel
Q = 5 L/minX = 90%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 5 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 = 5 L/mink = 0,08 min⁻¹X = 90%
V = L
4.Mittel
Q = 80 L/minX = 75%V = ?, k = 0,2 min⁻¹

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,2 min⁻¹ wird in einem Strömungsrohr (PFR) mit einem Zulauf von 80 L/min durchgeführt. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme das Reaktorvolumen V in Litern für 75 % Umsatz von A.

Q = 80 L/mink = 0,2 min⁻¹X = 75%
V = L
5.Schwer
V = 2000 LQ = 100 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,5 min⁻¹) läuft in einem Rührkessel (CSTR) mit 2000 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 = 2000 LQ = 100 L/mink = 0,5 min⁻¹
X = %
6.Schwer
V = 250 LV = 250 LQ = 50 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,12 min⁻¹) läuft in zwei gleichen Rührkesseln in Reihe mit je 250 L. Der Zulauf beträgt 50 L/min, die Dichte ist konstant, und die Reaktoren sind im stationären Zustand. Bestimme den Gesamtumsatz X in Prozent.

V = 250 L (×2)Q = 50 L/mink = 0,12 min⁻¹
X = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. CA = 0,1053 mol/L
  2. 2. τ = 15 min
  3. 3. V = 143,9 L
  4. 4. V = 554,5 L
  5. 5. X = 90,91 %
  6. 6. X = 60,94 %

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