حساب حجم المفاعل
Thread Content
يتفاعل حمض الأديبيك والجليسول في نسبة مولية متساوية داخل مفاعل تفاعل متقطع باستخدام كبريتيك الحديد كمحفز. التفاعل من الدرجة الثانية: –ra = kCa²kmor·m⁻³·h⁻¹، حيث k = 0.1182 م³·كمور·ساعة. تركيز حمض الأديبيك عند المدخل هو CA₀ = 4 كمور·م³⁻³. إذا تم معالجة 2400 كغ من حمض الأديبيك يوميًا، وكان وقت التشغيل لكل دورة واحد ساعة، وكان معامل تحميل المفاعل 0.75، وكانت نسبة التحويل 80%، فما هو حجم المفاعل المطلوب؟الحل: بالنسبة للمفاعل التفاعلي من الدرجة الثانية، فإن الوقت اللازم هو tr = 1 × 0.8 / [(0.1182 × 4) × (1 – 0.8)] = 8.5 ساعة. وبالتالي، الوقت الكلي هو tt = 8.5 + 1 = 9.5 ساعة. كما أن معدل تدفق حمض الأديبيك هو FA₀ = 2400 / (24 × 146) = 0.684 كمور/ساعة. وبالتالي، الحجم الفعال للمفاعل هو V₀ = FA₀ / CA₀ = 0.684 / 4 = 0.171 م³/ساعة. أما الحجم الكلي للمفاعل فهو V = V₀ × tt = 0.171 × 9.5 = 1.63 م³. وأخيرًا، الحجم الإجمالي للمفاعل هو V/0.75 = 2.17 م³.
السؤال: كلا قيم FA₀ وCA₀ هما قيم خاصة بحمض الأديبيك، فلماذا لا يكون معدل تدفق الحجم المحسوب هو معدل تدفق حمض الأديبيك نفسه؟ يجب أن يحتاج هيكسانول المولي أيضًا إلى حجم تفاعل معين، أليس كذلك؟ إذا كان التركيز الأولي للديهايدروكسي إيثانول أيضًا 4، فهل يجب مضاعفة حجم المحلول المستخدم في التفاعل؟
يشير CA0 إلى تركيز المكون A في لحظة بدء التفاعل، وذلك بعد أن يتم وضع المواد داخل المفاعل. وفي هذه اللحظة، من المؤكد أن المكون B قد تم أيضًا وضعه داخل المفاعل، وبالتالي فإن المواد المستخدمة في التفاعل هي مزيج من المكونين A وB. A:B=1:1، وبالتالي فإن قيمة CB0 في المواد تكون مساوية تلقائيًا لقيمة CA0. إذا دخل كل من A وB إلى المفاعل عبر مسارين بنسبة تدفق 1:1، وكانت تركيز المادة في أحد المسارين هي CA، بينما كان تركيزها في المسار الآخر هو CB، فإن التركيز بعد الخلط سيكون 1/2 CA و1/2 CB. وفي هذه الحالة، يكون تركيز كل من A وB (1/2 CA، 1/2 CB) مساويًا لـ CA0 وCB0 على التوالي. يجب توضيح هذه الحالة بشكل خاص في شروط المسألة. هناك مشكلة في تمثيل معادلة التفاعل في هذا السؤال، يجب أن تكون الصيغة كالتالي: -ra=kCaCbkmor.m-3.h-1. إذا تم كتابتها وفقًا للصيغة الأصلية، فإن ذلك سيعني أن التفاعل مع حمض الأديبيك هو تفاعل من الدرجة الثانية، بينما التفاعل مع ثنائي هيدروكسي الإيثيلين هو تفاعل من الدرجة الصفرية.
لأن حساب الحجم يتم باستخدام التركيز، وليس كمية المادة. يمكن للتركيز أن يمثل حالة المادة بأكملها.