Arbeitsblatt Reaktorauslegung (CSTR und PFR) mit Lösungen

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1.Leicht
V = ?, k = 0,12 min⁻¹Q = 20 L/minX = 90%

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,12 min⁻¹ wird in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit einem Zulauf von 20 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 = 20 L/mink = 0,12 min⁻¹X = 90%
V = L
2.Leicht
V = 250 L, k = 0,12 min⁻¹Q = 25 L/minCA0​ = 2,5 mol/LCA​ = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,12 min⁻¹) läuft in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit 250 L. Der Zulauf tritt mit 25 L/min und CA0 = 2,5 mol/L ein. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme die Austrittskonzentration CA.

V = 250 LQ = 25 L/mink = 0,12 min⁻¹CA0 = 2,5 mol/L
CA = mol/L
3.Mittel
Q = 40 L/minX = 75%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 40 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 = 40 L/mink = 0,08 min⁻¹X = 75%
V = L
4.Mittel
Q = 50 L/minCA0​ = 2 mol/LCA​ = ?V = 1500 L, k = 0,15 min⁻¹

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,15 min⁻¹) läuft in einem idealen Strömungsrohr (PFR) mit 1500 L. Der Zulauf tritt mit 50 L/min und CA0 = 2 mol/L ein. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme die Austrittskonzentration CA.

V = 1500 LQ = 50 L/mink = 0,15 min⁻¹CA0 = 2 mol/L
CA = mol/L
5.Schwer
V = 400 LQ = 5 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,4 min⁻¹) läuft in einem Rührkessel (CSTR) mit 400 L und einem Zulauf von 5 L/min. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme den Umsatz X in Prozent.

V = 400 LQ = 5 L/mink = 0,4 min⁻¹
X = %
6.Schwer
V = 1000 LQ = 40 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,1 min⁻¹) läuft in einem Rührkessel (CSTR) mit 1000 L und einem Zulauf von 40 L/min. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme den Umsatz X in Prozent.

V = 1000 LQ = 40 L/mink = 0,1 min⁻¹
X = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. V = 1500 L
  2. 2. CA = 1,136 mol/L
  3. 3. V = 693,1 L
  4. 4. CA = 0,02222 mol/L
  5. 5. X = 96,97 %
  6. 6. X = 71,43 %

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