8.8.2 Porovnání objemů jednotlivých reaktorů

U reakce I. řádu A  →  R určete objemy reaktorů na výrobu 20 mol produktu R za 1 hod. Reakční směs obsahuje na počátku látku A koncentraci 0,5 mol/dm3. Přeměna látky A má býti provedena z 80 %. Rychlostní konstanta má hodnotu l,0 hod−1.

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

Výsledek

Minimální objem vsádkového reaktoru je V = 80,47 dm3, průtočný reaktor s pístovým tokem V = 80,47 dm3, průtočný reaktor dokonale míchaný V = 200 dm3

Postup

Na základě zadaných údajů vypočteme potřebnou dobu u vsádkového reaktoru a z látkové bilance určíme minimální objem vsádkového reaktoru. U průtočných reaktorů určíme objemový nástřik F a z (8.114) či (8.116) určíme objem reaktoru.

Řešení

Z (8.112) si vypočteme potřebný čas k dosažení příslušné konverze
τ = (1/k)ln (cA0/cA) = (1/1)ln (0,5/0,1) = 1,609 hod.
Z 1 dm3 reakční směsi získáme za 1,609 hod 0,4 mol produktu R. Minimální objem vsádkového reaktoru bude
$..$ dm3.
Chceme-li vyrábět 20 mol produktu za 1 hod a z jednoho litru reakční získáme 0,4 mol látky R, potom je zřejmé, že nástřik F musí být  F = 20/0,4 = 50 dm3/hod.
Objem průtočného reaktoru s pístovým tokem určíme ze vztahu (8.115)
V = (F/k)ln (cA0/cA) = (50/1)ln (0,5/0,1) = 80,47 dm3.
Objem průtočného dokonale míchaného reaktoru vypočteme ze vztahu (8.116)
V = F x/r = F x/[k cA] = 50(0,5−0,1)/[1 . 0,1] = 200 dm3.

Poznámka
Minimální objem vsádkového reaktoru a průtočného reaktoru s pístovým tokem jsou teoreticky stejně velké. Ve skutečnosti musí být objem vsádkového reaktoru větší, protože do výpočtu nejsou zahrnuty časové ztráty na plnění a vyprazdňování reaktoru.