Reaktör seçimi: kesikli, CSTR, PFR ve sabit yatak

01 / Başlangıç

Temel ilkeler

Kesikli reaktör ayrı dolum, reaksiyon ve boşaltım adımlarıyla çalışır; farklı reçeteler için uygundur.

Temizlik toplam çevrim süresine eklenir. İdeal CSTR tamamen karışmıştır ve çıkış derişimi tank içi derişime eşittir. İdeal PFR eksenel karışım içermez; bileşim yol boyunca değişir.

Sabit yatak katı katalizörü yerinde tutar.

Sabit yatak katalizör düzenini, PFR akış modelini tanımlar; gerçek yatak mutlaka ideal değildir.

02 / Uygulamalı

Çözümlü örnek

A → B için tersinmez, izotermal, sabit yoğunluklu, birinci dereceden sıvı reaksiyonu alın. k = 0.20 min⁻¹, q = 2 m³/min ve X = 0.80 olsun.

CSTR dengesi FA0X = (−rA)V ve CA = CA0(1−X) ile τ = 20 min, V = 40 m³ bulunur.

PFR denklemini integre ederek τ = 8.047 min, V = 16.094 m³ elde edilir.

Sabit hacimli kesikli sistemin ideal reaksiyon süresi aynıdır; üretim çevrimi daha uzundur.

Isı aktarımı ve duruş bu karşılaştırmada yoktur.

−rA = k CA
CSTR: τ = X / [k(1 − X)]
PFR: τ = −ln(1 − X) / k
Batch: t = −ln(1 − X) / k

03 / İleri

Mühendislik kararları

Önce seçicilik ve güvenliği değerlendirin.

Otokatalitik veya paralel reaksiyonlar hacim sıralamasını değiştirebilir.

Seri CSTR akışı piston akışına yaklaştırır.

Ekzotermik sistemde enerji dengesi, soğutma ve termal kaçış analizi gerekir.

Sabit yatak için katalizör kütlesi başına hız, etkinlik, deaktivasyon ve basınç kaybı kullanın. dFA/dW = r′A denklemine hacimsel hız koymayın.

Kinetiği ve kalış süresi dağılımını doğrulayın.

Kaynaklar

1. University of Michigan · Elements of Chemical Reaction Engineering, Chapter 2 ↗
2. MIT OpenCourseWare · 10.37 Chemical and Biological Reaction Engineering ↗