محاسبه حجم راکتور
Thread Content
اسید ادیک و گلیکول هگزیل با نسبت مولی برابر، در یک راکتور تداومی با استفاده از سولفوریک اسید به عنوان کاتالیزور واکنش میدهند. واکنش درجه دوم: -ra=kCa2kmor.m-3.h-1، که در آن k=0.1182m3.kmor.h است. غلظت اسید ازوئیک ورودی، CA0=4kmor.m-3 میباشد. اگر روزانه ۲۴۰۰ کیلوگرم اسید ازوئیک پردازش شود، زمان لازم برای هر دوره تولید ۱ ساعت باشد، ضریب پر کردن راکتور ۰.۷۵ و نرخ تبدیل ۸۰٪ باشد، حجم مورد نیاز راکتور را محاسبه کنید.راهحل: برای راکتور واکنش تدریجی درجه دوم، tr=1×0.8/【(0.1182×4)×(1-0.8)】=8.5 ساعت؛ بنابراین tt=8.5+1=9.5 ساعت. FA0=2400/(24×146)=0.684kmor/sاعت؛ V0=FA0/CA0=0.684/4=0.171m3/sاعت. حجم مؤثر = v0×tt=0.171×9.5=1.63m3؛ حجم کل = 1.63/0.75=2.17m3.
سؤال: در اینجا FA0 و CA0 هر دو مربوط به اسید ازوئیک هستند؛ پس چرا جریان حجمی محاسبه شده مربوط به خود اسید ازوئیک نیست؟ به نظر میرسد برای هگزانول مولاری نیز حجم مشخصی برای واکنش لازم باشد. اگر غلظت اولیه گلیکول دیاستریل نیز ۴ باشد، آیا حجم مورد نیاز برای واکنش باید دوبرابر شود؟
CA0 به معنای غلظت جزء A در لحظه شروع واکنش است، زمانی که مواد وارد راکتور شدهاند؛ در این هنگام، جزء B نیز قطعاً وارد راکتور شده است و مواد واکنشی، ترکیبی از A و B هستند. A:B=1:1، CB0 در مواد به طور طبیعی با CA0 یکسان است. اگر A و B به دو جریان با نسبت جریان ۱:۱ وارد راکتور شوند، و قبل از ورود، غلظت یک جریان CA و غلظت جریان دیگر CB باشد، آنگاه غلظت پس از مخلوط شدن، ۱/۲CA و ۱/۲CB خواهد بود. در این حالت، غلظتهای A و B (۱/۲CA، ۱/۲CB) به ترتیب برابر با CA0 و CB0 هستند. چنین وضعیتی نیاز به توضیح ویژهای در شرایط سؤال دارد. در نوشتار واکنش مربوط به این سؤال مشکلی وجود دارد؛ باید آن به صورت -ra=kCaCbkmor.m-3.h-1 باشد. اگر طبق فرمول اصلی نوشته شود، این واکنش برای اسید هگزادیک از نوع دوم و برای گلیکول هگزادیک از نوع صفر خواهد بود.
زیرا برای محاسبه حجم از غلظت استفاده میشود، نه مقدار ماده. غلظت میتواند وضعیت کلی ماده را نشان دهد.