تصميم المفاعل المستمر

لحساب حجم المفاعل، نستخدم معادلة CSTR للتفاعل من الدرجة الأولى: V = (v₀ * X) / (k * (1 - X)). نعوض القيم: v₀ = 0.5 م³/ساعة, X = 0.85, k = 0.3 ساعة⁻¹. إذن V = (0.5 * 0.85) / (0.3 * (1 - 0.85)) = 0.425 / (0.3 * 0.15) = 0.425 / 0.045 = 9.444 م³. زمن المكوث τ = V / v₀ = 9.444 / 0.5 = 18.89 ساعة. هذا يعني أن السائل يقضي حوالي 18.9 ساعة في المفاعل لتحقيق تحويل 85%. في التطبيقات الصناعية، قد تكون هذه قيمة كبيرة، لذا قد يتم استخدام عدة مفاعلات متسلسلة أو تحسين الظروف (زيادة k برفع درجة الحرارة).

نحول الوحدات: v₀ = 100 م³/يوم, X = 0.9, k = 0.2 يوم⁻¹. V = (100 * 0.9) / (0.2 * (1 - 0.9)) = 90 / (0.2 * 0.1) = 90 / 0.02 = 4500 م³. زمن المكوث τ = 4500 / 100 = 45 يومًا. هذا حجم كبير جدًا، لذا في الواقع غالبًا ما تستخدم مفاعلات PFR أو أحواض هوائية ذات وقت مكوث أقل. لكن هذا المثال يوضح أهمية ثابت المعدل: إذا كان k أصغر، يلزم حجم أكبر. يمكن تحسين k باستخدام محفزات أو زيادة درجة الحرارة.