例題集

管型反応器の2次反応

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管型反応器の物質収支式の導出

知識・記憶レベル   難易度:
管型反応器における反応物Aのモル流量を$F_{A}$、 反応率を$x_{A}$、そして反応速度を$r_{A}$とする. 反応器の入り口から反応器体積で$V\rm m^3$ 離れた箇所にある 円盤状の薄片(体積 $\Delta V \rm m^3$) について、 定常状態では $$(流入量)=(流出量)+(反応量)$$ が成り立っている。 このとき、微小部分$\Delta V$における物質収支式は $$\frac{dV}{F_{A 0}}=\frac{dx_{A}}{-r_{A}}$$ と表されることを導け。 ただし、$F_{A0}$は初期値とする。 %=image:/media/2014/09/19/141112554666599900.jpg:

管型反応器の設計方程式の導出

知識・記憶レベル   難易度:
管型反応器における反応物{A}のモル流量を$F_{A}$、モル濃度を$C_{A}$、 反応率を$x_{A}$、そして反応速度を$r_{A}$とする. 反応器の入り口から反応器体積で$V\rm m^3$ 離れた箇所にある 円盤状の薄片(体積 $\varDelta V \rm m^3$) について、 定常状態での物質収支式は、$F_{A0}$は初期値として \[\frac{dV}{F_{A 0}}=\frac{dx_{A}}{-r_{A}}\] と表される。 原料液を体積流量 $v_0$ の速度で管型反応器に送液すると、設計方程式は \begin{equation*} \frac{V}{v_0}=C_{A 0}\int_{0}^{x_{A}}\frac{dx_{A}}{-r_{A}} \end{equation*} と表されることを導け。 %=image:/media/2014/09/19/141112689814671100.jpg:

管型反応器における反応器と反応速度

知識・記憶レベル   難易度:
管型反応器における、A $+$ 2B $\to$ P で示される液相反応について、 A, Bのモル濃度をそれぞれ$C_{A}$, $C_{B}$とし、 その初期値をそれぞれ$C_{A 0},\,C_{B 0}$とする。 Aの反応速度が、$k$を反応速度定数として $$r_{A}=-kC_{A}C_{B}$$ と表されるとき、 $r_{A}$をAの反応率$x_{A}$を用いた式で表せ。

管型反応器の2次反応による反応率と反応器体積

知識・記憶レベル   難易度:
管型反応器において A $+$ 2B $\to$ P で示される液相反応の反応速度が $$r_{A}=-kC_{A}C_{B}$$ で表され、 反応速度定数が $k=4.00× 10^{-5} \rm m^3/(\rm mol\cdot \rm min)$ と表されるものとする.このとき、 初濃度 $C_{A0}=3.00× 10^3\, \rm mol/\rm m^3$、 $C_{B0}=15.0×10^3 \rm mol/\rm m^3$ の原料液を流量 $v_0=5.00× 10^{-2} \rm m^3/\rm min$ の速度で 管型反応器に送液するとき、 Aの反応率$75%$を達成するために必要な 反応器体積$V_{P}$を求めよ.

管型反応器の2次反応による反応器体積と反応率

知識・記憶レベル   難易度: ★★
管型反応器の液相反応 A $+$ 2B $\longrightarrow$ P において、 反応器体積$V_{P}$が反応率$x_{A}$を用いて \begin{equation} V_{P} =1.39\times 10^{-1}\times\ln \left\{\frac{2.5-x_{A}}{2.5(1-x_{A})}\right\} \end{equation} と表されるものとする。 反応器体積が$V_{P}=0.20$となるときの反応率$x_{A}$を求めよ。