Arbeitsblatt Reaktorauslegung (CSTR und PFR) mit Lösungen

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1.Leicht
V = ?, k = 0,1 min⁻¹Q = 50 L/minX = 60%

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,1 min⁻¹ wird in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit einem Zulauf von 50 L/min durchgeführt. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme das Reaktorvolumen V in Litern für 60 % Umsatz von A.

Q = 50 L/mink = 0,1 min⁻¹X = 60%
V = L
2.Leicht
V = ?, k = 0,25 min⁻¹Q = 10 L/minX = 50%

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B mit k = 0,25 min⁻¹ wird in einem kontinuierlichen Rührkessel (CSTR) mit einem Zulauf von 10 L/min durchgeführt. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme das Reaktorvolumen V in Litern für 50 % Umsatz von A.

Q = 10 L/mink = 0,25 min⁻¹X = 50%
V = L
3.Mittel
Q = 80 L/minCA0​ = 2 mol/LCA​ = ?V = 150 L, k = 0,25 min⁻¹

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung A → B (k = 0,25 min⁻¹) läuft in einem idealen Strömungsrohr (PFR) mit 150 L. Der Zulauf tritt mit 80 L/min und CA0 = 2 mol/L ein. Die Dichte ist konstant, und der Reaktor ist im stationären Zustand. Bestimme die Austrittskonzentration CA.

V = 150 LQ = 80 L/mink = 0,25 min⁻¹CA0 = 2 mol/L
CA = mol/L
4.Mittel
QX = 80%gleiches Q, k und X wie der Rührkessel

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung soll 80 % 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 = 80%erste Ordnung, gleiches k und Q
VCSTR/VPFR =
5.Schwer
V = 150 LV = 150 LQ = 50 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,05 min⁻¹) läuft in zwei gleichen Rührkesseln in Reihe mit je 150 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 = 150 L (×2)Q = 50 L/mink = 0,05 min⁻¹
X = %
6.Schwer
V = 1000 LQ = 5 L/minX = ?

Eine Flüssigphasenreaktion erster Ordnung (k = 0,25 min⁻¹) läuft in einem Rührkessel (CSTR) mit 1000 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 = 1000 LQ = 5 L/mink = 0,25 min⁻¹
X = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. V = 750 L
  2. 2. V = 40 L
  3. 3. CA = 1,252 mol/L
  4. 4. VCSTR/VPFR = 2,485
  5. 5. X = 24,39 %
  6. 6. X = 98,04 %

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