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Lecture 5

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24 diapositives · 557 Views · Jul 30, 2014

Lecture 5. Chemical Reaction Engineering (CRE) is the field that studies the rates and mechanisms of chemical reactions and the design of the reactors in which they take place. Lecture 5 - Thursday 1/20/2011. Block 1: Mole Balances Block 2: Rate Laws Block 3: Stoichiometry

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  1. Lecture 5 Chemical Reaction Engineering (CRE) is the field that studies the rates and mechanisms of chemical reactions and the design of the reactors in which they take place.

  2. Lecture 5 - Thursday 1/20/2011 • Block 1: MoleBalances • Block 2: RateLaws • Block 3: Stoichiometry • Stoichiometric Table: Flow • Definitions of Concentration: Flow • Gas Phase Volumetric Flow rate • Calculate the Equilibrium Conversion Xe

  3. Reactor Mole Balance SummaryIn terms of conversion X Batch t X CSTR W PFR PBR

  4. How to find Algorithm Step 1: Rate Law Step 2: Stoichiometry Step 3: Combine to get

  5. ReactionEngineering Mole Balance Rate Laws Stoichiometry These topics build upon one another

  6. FlowSystem Stochiometric Table Where: and Concentration – Flow System

  7. Stoichiometry Concentration Flow System: LiquidPhase Flow System: Flow LiquidPhase Liquid Systems etc.

  8. Liquid Systems If the rate of reactionwere thenwewouldhave This gives us

  9. ForGas Phase Flow Systems • Stoichiometry Combining the compressibility factor equation of state with Z = Z0 Stoichiometry: Weobtain:

  10. Stoichiometry ForGas Phase Flow Systems

  11. Stoichiometry ForGas Phase Flow Systems The total molar flow rate is: Substituting FT gives:

  12. ForGas Phase Flow Systems Concentration Flow System: Gas Phase Flow System:

  13. ForGas Phase Flow Systems If –rA=kCACB This gives us FA0/-rA X

  14. ForGas Phase Flow Systems

  15. Example: Calculating the equilibrium conversion for gas phase reaction in a flow reactor, Xef Consider the following elementary reaction with KC=20 dm3/mol and CA0=0.2 mol/dm3. CalculateEquilibriumConversion or both a batch reactor (Xeb) and a flow reactor (Xef).

  16. Gas Flow Example Xef Rate law: Solution:

  17. Gas Flow Example Xef

  18. Gas Flow Example Xef Stoichiometry: Gas isothermal T=T0, isobaric P=P0

  19. Gas Flow Example Xef Pure A  yA0=1, CA0=yA0P0/RT0, CA0=P0/RT0 @ eq: -rA=0

  20. Gas Flow Example Xef Flow: Batch: Recall

  21. End of Lecture 5