Reaktoreiden pitoisuusprofiilien ymmärtäminen on olennaista kemiallisten prosessien optimoimiseksi. Tässä artikkelissa selitetään, miten pitoisuusprofiilit lasketaan sekä eräreaktoreissa että jatkuvissa reaktoreissa, ja annetaan selkeä yleiskuva käytetyistä menetelmistä.

Pitoisuusprofiilit eräreactoreina

Eräreaktoreissa reaktanssien ja tuotteiden pitoisuus muuttuu ajan myötä. Laskelmassa on ratkaistava reaktiokinetiikkaan perustuvat DIFFERENTIAL EQUATIONS. Yksinkertaisen ensimmäisen kertaluvun reaktion konsentraatio voidaan määrittää milloin tahansa kaavalla:

C(t) = C0 e^(-kt)

Jos C0 on alkuperäinen pitoisuus, k on nopeusvakio, ja t[] on aika. Tämä yhtälö kuvaa, miten pitoisuus pienenee eksponentiaalisesti reaktion aikana.

Pitoisuusprofiilit jatkuvissa reaktorissa

Jatkuvassa reaktorissa, kuten pistokevirrassa tai sekoitetussa säiliöreaktorissa, pitoisuusprofiili riippuu virtausnopeudesta ja viipymisajasta. Vakaan tilan pitoisuus voidaan laskea massataseilla.

Plug-virtareaktorin (PFR) DIFFERENTIAL EQUATION on:

]dC/dt + v dC/dx = -k C

Jos v on virtausnopeus ja x on sijainti reaktorin varrella. Tämän yhtälön ratkaiseminen antaa pitoisuusprofiilin reaktorin pituudella.

Yhteenveto laskentamenetelmistä

  • Erän reaktorit: Käytä aikaa riippuvaisia DIFFERENTIAL EQUATIONS.
  • Jatkuvat reaktorit: Käytetään massataseita ja virtausyhtälöitä.
  • Vakaan tilan oletukset yksinkertaistavat laskelmia jatkuvissa järjestelmissä.
  • Reaktiokinetiikka on olennaista tarkkojen profiilien kannalta.