k = 0.05 min⁻¹ の液相 1 次反応を CSTR で定常状態で行う。反応率 60% に達するのに必要な空間時間 τ を求めよ。
解答つき反応器の設計(CSTR と PFR)ワークシート
1.やさしい
k = 0.05 min⁻¹X = 60%
τ = min
2.やさしい
k = 0.1 min⁻¹ の液相 1 次反応 A → B を、10 L/min で供給される連続槽型反応器(CSTR)で行う。 密度は一定で、反応器は定常状態にある。A の反応率 50% に必要な反応器体積 V をリットルで求めよ。
Q = 10 L/mink = 0.1 min⁻¹X = 50%
V = L
3.ふつう
液相 1 次反応で 60% の反応率を達成しなければならない。供給速度、速度定数、反応率が同じとき、CSTR は PFR の何倍の体積が必要か。比 VCSTR/VPFR を求めよ。
X = 60%1 次反応、同じ k と Q
VCSTR/VPFR =
4.ふつう
液相 1 次反応 A → B(k = 0.2 min⁻¹)を 400 L の押出し流れ反応器(PFR)で行う。 原料は 40 L/min、CA0 = 2.5 mol/L で供給される。密度は一定で、反応器は定常状態にある。出口濃度 CA を求めよ。
V = 400 LQ = 40 L/mink = 0.2 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L
CA = mol/L
5.むずかしい
液相 1 次反応(k = 0.25 min⁻¹)を、100 L/min で供給される 250 L の押出し流れ反応器(PFR)で行う。密度は一定で、反応器は定常状態にある。反応率 X をパーセントで求めよ。
V = 250 LQ = 100 L/mink = 0.25 min⁻¹
X = %
6.むずかしい
液相 1 次反応(k = 0.4 min⁻¹)を、5 L/min で供給される 1000 L の CSTR で行う。密度は一定で、反応器は定常状態にある。反応率 X をパーセントで求めよ。
V = 1000 LQ = 5 L/mink = 0.4 min⁻¹
X = %
解答
- 1. τ = 30 min
- 2. V = 100 L
- 3. VCSTR/VPFR = 1.637
- 4. CA = 0.3383 mol/L
- 5. X = 46.47 %
- 6. X = 98.77 %
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