k = 0.3 min⁻¹ の液相 1 次反応を CSTR で定常状態で行う。反応率 70% 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 = 0.3 min⁻¹X = 70%
τ = min
2.やさしい
液相 1 次反応 A → B(k = 0.12 min⁻¹)を 2000 L の連続槽型反応器(CSTR)で行う。 原料は 40 L/min、CA0 = 0.5 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 = 2000 LQ = 40 L/mink = 0.12 min⁻¹CA0 = 0.5 mol/L
CA = mol/L
3.ふつう
液相 1 次反応 A → B(k = 0.4 min⁻¹)を 100 L の押出し流れ反応器(PFR)で行う。 原料は 50 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 = 100 LQ = 50 L/mink = 0.4 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L
CA = mol/L
4.ふつう
液相 1 次反応で 95% 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 = 95%1 次反応、同じ k と Q
VCSTR/VPFR =
5.むずかしい
液相 1 次反応(k = 0.3 min⁻¹)を、10 L/min で供給される 250 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 = 250 LQ = 10 L/mink = 0.3 min⁻¹
X = %
6.むずかしい
液相 1 次反応(k = 0.08 min⁻¹)を、各 400 L の等しい 2 つの CSTR を直列につないで行う。供給速度は 50 L/min、密度は一定で、反応器は定常状態にある。全体の反応率 X をパーセントで求めよ。
V = 400 L (×2)Q = 50 L/mink = 0.08 min⁻¹
X = %
解答
- 1. τ = 7.778 min
- 2. CA = 0.07143 mol/L
- 3. CA = 1.123 mol/L
- 4. VCSTR/VPFR = 6.342
- 5. X = 88.24 %
- 6. X = 62.82 %
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