The production of maleic anhydride by the air oxidation of benzene was recently studied using a vanadium pentoxide catalyst. [Chem. Eng. Sci., 43, 1051 (1988).]
The reactions that occur are:
| Reaction 1: |
C6H6 + (9/2)O2  C4H2O3 + 2CO2 + 2H2O |
| Reaction 2: |
C4H2O3 + 3O2  4CO2 + H2O |
| Reaction 3: |
C6H6 + (15/2)O2  4CO2 + 3H2O |
Because these reactions were carried out in excess air, volume change with reaction can be neglected, and the reactions can be written symbolically as this reaction sequence, where Reaction 1 is second-order and all others are first-order:
A = Benzene, B = Maleic anhydride, C = Products (H2O, CO2), and D = Products (CO2, H2O)
k1 = 42800 exp [-12,660/T(K)]
k2 = 70,100 exp -15,000/T(K)]
k3 = 26 exp [-10,800/T(K)]
849K에서 k1 = 1.4*10-3 k2 = 1.46*10-3 및 k2 = 7.65*10-3 이다 이들 반응은 CSTR과 PBR모두에서 등온적으로 일어난다 반응기에 도입되는 벤젠의 농도는 0101 mol/dm3, 이고 전체 부피유량은 0.0025 m3/s. 이다.
(a) 저온에서는 어느 반응이 지배적이며 고온에서는 어느 반응이 지배적인가? 비교를 위하여 848K를 적정온도로 가정하라
(b) 촉매무게가 50Kg일경우 848K에서 "유동" CSTR로부터의 유출농도를 구하여라.
(c) CSTR에서 C에 대한 B의 선택도 및 D에 대한 B의 선택도는 얼마인가?
(d) 848K에서 등온적으로 운전된다고 가정할때, 모든 화학성분들의 농도를 PBR 촉매무게(10Kg이상)의 함수로 도시하라.
(e) maleic anhydride 발생을 최대화하기 위해서 어떤 유입 조건과 반응기 또는 반응기들의 조합을 사용하겠는가?
(f) 만일 압력강하가 PBR에서 a(알파)=0.099 Kg.Cat^-1을 갖는 것으로 고려한다면 (d)에서의 결과는 어떻게 변화될 것인가? (d)에서와 유사한 그래프를 도시화하고 그 차이를 설명하라.
이것이.. 반응공학_fogler_3rd 연습문제 P6-14b문제인데요.. 전혀 모르겠네요 ㅜ ㅜ.. 솔루션을 봐도. 혹시 아시는분 ㅠ ㅠ 제발요~
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눈팅족이다가 이렇게 글을올립니다..
