反応器体積の計算について
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等モル比のジアセタール酸とヘキサンジオールが、間欠式反応器内で硫酸を触媒として反応する。 二次反応： -ra=kCa2kmor.m-3.h-1 k=0.1182m3.kmor.h入口のジアンヒドリド濃度CA0=4kmor.m-3
1日に2400kgのジアンヒドリドを処理し、1回の操作に要する補助生産時間が1時間、反応器の充填係数が0.75、転化率が80％の場合、必要な反応器容積を求めよ。
解：二次間欠反応器の反応時間tr=1×0.8/【（0.1182×4）×（1-0.8）】=8.5h
全操作時間tt=8.5+1=9.5h
体積流量FA0=2400/（24×146）=0.684kmor/h
V0=FA0/CA0=0.684/4=0.171m3/h
有効容積=v0×tt=0.171×9.5=1.63
総容積=1.63/0.75=2.17
疑問：ここでのFA0とCA0はどちらもジアンヒドリドのデータなのに、求められた容積流量はなぜジアンヒドリド自体の容積流量にならないのか？モル比の等しいヘキサンジオールも、ある程度の反応容積が必要でしょうね。もしジエチレングリコールの初期濃度も4だとしたら、必要な反応容積は2倍になるのでしょうか？
CA0とは、原料が反応器に投入され、反応が開始した時点でのA成分の濃度を指し、この時点ではB成分も必ず反応器内に存在しており、反応物はAとBの混合物となる。A:B=1:1で、材料中のCB0は自然とCA0と同じです。 もしAとBが2つの流れに分かれて、1:1の流量比でそれぞれ反応器に流入し、流入前の一方の濃度がCA、もう一方がCBであるならば、混合後の濃度は1/2CA、1/2CBとなり、このときのA、Bの濃度（1/2CA、1/2CB）はそれぞれCA0、CB0となる。このような場合は、問題の条件で特に明記する必要があります。 この問題の反応式の表現にはいくつか問題があり、正しくは-ra=kCaCbkmor.m-3.h-1 であるべきだ。元の問題のまま書くと、ヘキサンジカルボン酸に対しては二次反応、ヘキサンジオールに対しては一次反応となってしまう。
体積を計算する際には物質量ではなく濃度が使われるからです。濃度はすでに全体の物質の状態を表している。