Isotherme ideale Reaktoren für Homogen-reaktionen

Auszug

Im Hinblick auf die vielfältigen Möglichkeiten der Reaktionsführung, der zahlreichen Bauarten von Reaktoren (vgl. Kapitel 4) und des unterschiedlichen Mischungsverhaltens realer Reaktoren (vgl. Kapitel 6) stellen die Modellbedingungen„ isotherme ideale Reaktoren für Homogenreaktionen“ eine gewisse Einschränkung dar. Für diese Wahl lassen sich aber folgende Gründe anführen:

• Isotherme Bedingungen. Unter isothermen Bedingungen entfällt die Wärmebilanz (vgl. Kapitel 5); nur die Stoffmengenbilanzen sind zu lösen, um die reaktionsbedingte Änderung der Zusammensetzung wiederzugeben.

• Ideale Reaktoren. Das Verhalten realer Reaktoren kann oft mit ausreichender Genauigkeit durch ideale Modelle beschrieben werden, deren Stoffmengenbilanzen eine einfache Struktur besitzen. Diese Eigenschaft ermÖglicht es, analytische Lösungen dieser Bilanzgleichungen für isotherme Bedingungen für viele Reaktionen zu gewinnen und daher den Ablauf chemischer Reaktionen zu untersuchen, ohne (weniger anschauliche, aber gleichwohl geeignete) numerische Verfahren einsetzen zu mÜssen. Das in den idealen Reaktoren vorherrschende Mischungsverhalten ist oft fÜr reale Reaktoren anzustreben, da es zu optimalen Werten für Umsätze, Ausbeuten oder Reaktorleistung führt [1, 5]. Die im folgenden wegen ihrer praktischen Bedeutung betrachteten Kombinationen von Zeitverhalten (vgl. Abschnitt 4.2.3) und idealen Reaktoren sind:

  • A;idealer Rührkessel, absatzweise betrieben;

  • A;idealer Rührkessel, kontinuierlich und stationär betrieben;

  • A;idealer Rührkessel, halbkontinuierlich betrieben;

  • A;ideale Rührkesselkaskade, stationär betrieben;

  • A;ideales Strömungsrohr, stationôr betrieben.

• Homogenreaktionen. Da alle Reaktanden bereits in der Phase vorliegen, in der die Reaktion abläuft, ist nur die Reaktionsgeschwindigkeit von Bedeutung. In mehrphasigen Reaktionssystemen befinden sich die Reaktanden zunächst in unterschiedlichen Phasen. Um miteinander reagieren zu können, müssen gewisse Komponenten die Phase wechseln, so dass eine komplexe Überlagerung der Reaktions- und Stofftransportvorgänge zu beachten ist.