k = 0.05 min⁻¹ の液相 1 次反応 A → B を、40 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 75% に必要な反応器体積 V をリットルで求めよ。
解答つき反応器の設計(CSTR と PFR)ワークシート
1.やさしい
Q = 40 L/mink = 0.05 min⁻¹X = 75%
V = L
2.やさしい
k = 0.2 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。
k = 0.2 min⁻¹X = 70%
τ = min
3.ふつう
液相 1 次反応で 85% 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 = 85%1 次反応、同じ k と Q
VCSTR/VPFR =
4.ふつう
液相 1 次反応 A → B(k = 0.25 min⁻¹)を 400 L の押出し流れ反応器(PFR)で行う。 原料は 100 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 = 100 L/mink = 0.25 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L
CA = mol/L
5.むずかしい
液相 1 次反応(k = 0.1 min⁻¹)を、50 L/min で供給される 1000 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 = 1000 LQ = 50 L/mink = 0.1 min⁻¹
X = %
6.むずかしい
液相 1 次反応(k = 0.1 min⁻¹)を、各 150 L の等しい 2 つの CSTR を直列につないで行う。供給速度は 100 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 = 150 L (×2)Q = 100 L/mink = 0.1 min⁻¹
X = %
解答
- 1. V = 2400 L
- 2. τ = 11.67 min
- 3. VCSTR/VPFR = 2.987
- 4. CA = 0.9197 mol/L
- 5. X = 86.47 %
- 6. X = 24.39 %
ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。