5. ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ Περιεχόμενα: Είδη αντιδραστήρων Hydrotreating unit Περιεχόμενα: Είδη αντιδραστήρων Αντιδραστήρας Διαλείποντος Έργου (V=ct, V≠ct) Χώρος χρόνου και Ταχύτητα χρόνου αντιδραστήρα Αντιδραστήρας Ροής Πλήρους Ανάμιξης Αντιδραστήρας Εμβολικής Ροής

ΕΙΔΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ Αντιδραστήρες διαλείποντος έργου (Batch reactors) Αντιδραστήρες συνεχούς ροής (Flow reactors) ΑΡΠΑ (CSTR) Αντιδραστήρας Ροής Πλήρους Ανάμιξης (Continuous Stirred Tank Reactor) ΑΕΡ (PFR) Αντιδραστήρας Εμβολικής Ροής (Plug Flow Reactor) Packed Bed Reactor (PBR) Άλλοι τύποι αντιδραστήρων Fluidized Bed Reactor Trickle Bed Reactor

ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΔΙΑΛΕΙΠΟΝΤΟΣ ΕΡΓΟΥ (ΑΔΕ) Ασυνεχής αντιδραστήρας Αυτοτελούς (διαλείποντος) έργου ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΕΜΒΟΛΙΚΗΣ ΡΟΗΣ (ΑΕΡ) Συνεχής αντιδραστήρας Εμβολικής ροής Ροή: συνεχής, στρωτή, ομοιόμορφη Συγκέντρωση: μεταβάλλεται κατά μήκος του ΑΕΡ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΡΟΗΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΑΝΑΜΙΞΕΩΣ (ΑΡΠΑ) Συνεχής αντιδραστήρας Πλήρους ανάμιξης Ροή: συνεχής, συνθήκες τέλειας ανάδευσης Συγκέντρωση: ομοιογενής σε όλο τον αντιδραστήρα. Το προϊόν έχει ίδια συγκέντρωση με αυτή στον αντιδραστήρα

ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΔΙΑΛΕΙΠΟΝΤΟΣ ΕΡΓΟΥ - ΑΔΕ Ισοζύγιο μάζας σε όλο τον αντιδραστήρα Είσοδος = έξοδος + απώλεια + συσσώρευση { Ρυθμός απώλειας του Α } = - { Ρυθμός συσσώρευσης του Α} Αντιδραστήρας διαλέιποντος έργου

ΑΔΕ - Για αντιδράσεις με μεταβολή όγκου ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ

ΧΡΟΝΟΣ ΧΩΡΟΥ ΚΑΙ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΧΩΡΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ Για αντιδραστήρα συνεχούς ροής

ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΡΟΗΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΑΝΑΜΙΞΗΣ (ΑΡΠΑ) CAo XAo=0 Uo FAo CAf=CA xAf=xA Uf FA (-rA)f=(-rA) Εισροή = Εκροή + κατανάλωση + συσσώρευση Εισροή Α, moles/t = FAo*(1-xAo)=FAo Εκροή Α, moles/t = FA = FAo*(1-xA) Κατανάλωση A, moles/t=(-rA)*V=

ΑΡΠΑ Συστήματα σταθερής πυκνότητας εΑ=0 Συστήματα σταθερής πυκνότητας εΑ=0 Συστήματα μεταβλητής πυκνότητας εΑ≠0 Αντιδραστήρας ροής πλήρους ανάμιξης (ΑΡΠΑ-CSTR) (τομή) Παράδειγμα (αντίδραση 1ης τάξης) Παράδειγμα (αντίδραση 1ης τάξης)

ΠΑΑΡΔΕΙΓΜΑ Η στοιχειώδης αντίδραση 2ΑΒ πραγματοποιείται σε έναν αντιδραστήρα ΑΡΠΑ. Η ογκομετρική παροχή του συστατικού Α είναι 25 L/s και έχει συγκέντρωση 0,2 mol/L. Ποιος θα πρέπει να είναι ο όγκος του αντιδραστήρα για να επιτευχθεί 90 % μετατροπή; Η τιμή της σταθεράς είναι k=10 L/(mol*s)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ FAo=2,8 molA/L FBo=1,6 molA/L V=120 L εΑ=0 FA xB=75% QAo=? QBo=?

ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΕΜΒΟΛΙΚΗΣ ΡΟΗΣ ΑΕΡ

ΑΕΡ Συστήματα σταθερής πυκνότητας εΑ=0 Συστήματα σταθερής πυκνότητας εΑ=0 3 Stage Converter (ii) Συστήματα μεταβλητής πυκνότητας εΑ≠0

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Α(g)  R(g) + 6 S(g) -rA=k*CA, k=10 h-1 , T=650°C, P=4,6 atm, xA=0,80, FAo=4 kmol/h-1 Ποιος είναι ο όγκος του αντιδραστήρα εμβολικής ροής?