INŻYNIERIA REAKTORÓW CHEMICZNYCH – KOLOKWIUM ZALICZENIOWE –
2 TERMIN (9.03.2012r.)
ZADANIE 1
W reaktorze okresowym, w stałej objętości i temperaturze 25°C prowadzono w roztworze wodnym reakcję nieodwracalną wg następującego schematu stechiometrycznego:
HCN + CH3CHO = CH3CH(OH)CN
A + B = C
Uzyskano następujące wyniki:
| t [min] | 3,28 | 11,12 | 24,34 | 40,35 | 67,22 | ∞ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CA · 102 [mol/dm3] | 6,57 | 6,19 | 5,69 | 5,15 | 4,63 | 2,73 |
| CB · 102 [mol/dm3] | 3,84 | 3,46 | 2,96 | 2,42 | 1,90 | 0,00 |
Wyznaczyć równanie kinetyczne tej reakcji, stałą szybkości oraz obliczyć stężenia początkowe obydwu substratów.
ZADANIE 2
W środowisku gazu rzeczywistego przebiega pojedyncza reakcja odwracalna. Wyprowadzić równanie pozwalające na obliczenie równowagowego stopnia przemiany tej reakcji.
ZADANIE 3
W izotermicznym reaktorze zbiornikowym o objętości 2000 [dm3] przebiega odwracalna reakcja chemiczna:
A ↔ B
Natężenie przepływu reagentów wynosi 250 [dm3/min]. Stałe kinetyczne wyznaczono doświadczalnie i wynoszą one odpowiednio:
k1 = 3· 107 exp (-5838/T) [1/min]
k2 = 1,9 · 10-11 exp (-5838/T) [1/min]
Stężenie produktu „B” w strumieniu zasilającym wynosi: CBf = 0, a substratu „A” wynosi:
CAf = 4 [mol/dm3].
Wyprowadzić bilanse masowe reagentów. W jakiej temperaturze musi pracować reaktor aby uzyskać stopień przemiany substratu αA = 0,8?
ZADANIE 4
W izotermicznym reaktorze rurowym o przepływie tłokowym przebiega nieodwracalna reakcja II rzędu opisana równaniem kinetycznym:
rA = k · CA2
Stała szybkości reakcji wynosi:
k = 0,2864 · 104 [cm3/mol·s]
Wyprowadzić model matematyczny reaktora. Doprowadzić równania do postaci bezwymiarowej. Wyznaczyć długość reaktora konieczną do uzyskania 93% stopnia przemiany substratu „A”, jeżeli średnica wewnętrzna reaktora wynosi 10 [cm], objętościowe natężenie surowca wynosi FV = 0,003 [m3/s], a stężenie substratu w strumieniu zasilającym CAf = 0,3 [kmol/m3].