Przep
ywowy reaktor zbiornikowy pracuj
cy w warunkach izotermicznych

1. Wprowadzenie

Podstaw
projektowania reaktor�w chemicznych dowolnego typu jest znajomo

pe
nej postaci r�wnania kinetycznego. R�wnanie takie powinno okre
li
zale
no

szybko
ci reakcji od st

enia reagent�w i temperatury procesu

r_A = g (T) f (C_A) (1)

Wp
yw temperatury na kinetyk
reakcji wynika z zale
no
ci sta
ej szybko
ci k lub sta
ej r�wnowagi K od tego parametru.

Dla jednokierunkowej reakcji znane jest r�wnanie Arrheniusa

(2)

Analogiczne r�wnanie obowi
zuje r�wnie
dla obu kierunk�w reakcji odwracalnej, dlatego prawdziwa jest zale
no

(3)

lub zale
no

przedstawiona w postaci r�wnania Vant Hoffa

(4)

gdzie sta
a r�wnowagi K = k₁/k₂

Ca
kuj
c r�wnanie (2) otrzymuje si
zale
no

okre
laj
c
zmian
sta
ej szybko
ci reakcji z temperatur

(5)

Ca
kowanie r�wnania (4) daje

(6)

miernikiem wp
ywu temperatury na szybko

reakcji jest warto

energii aktywacji E [J/mol]. Jej eksperymentalne wyznaczenie jest mo
liwe na podstawie wynik�w k = f(T). Nachylenie prostej ln k = f(1/T) jest bowiem r�wne stosunkowi E/R, z kt�rego
atwo oblicza si
warto

E[ J/mol].

Do wykonania ww pomiar�w kinetycznych szczeg�lnie nadaje si
przep
ywowy reaktor zbiornikowy.

2. Cel
wiczenia

Celem
wiczenia jest wyznaczenie energii aktywacji E oraz k_" dla reakcji hydrolizy bezwodnika kwasu octowego na podstawie wynik�w pomiar�w uzyskanych w przep
ywowym reaktorze zbiornikowym.

3. Aparatura

Instalacja, w kt�rej wykonuje si
badania kinetyki procesu, jest taka sama jak w
wiczeniu 1.9.

R�
nica dotyczy jedynie rodzaju reaguj
cego uk
ady, kt�ry w tym przypadku jest homogeniczny. Do reaktora doprowadza si
nie toluenowy roztw�r bezwodnika, lecz czysty bezwodnik kwasu octowego.

4. Metodyka pomiar�w

Bezwodnik octowy i wod
niezale
nymi strumieniami kieruje si
ze zbiornik�w przez termostatuj
ce wymienniki ciep
a do reaktora za pomoc
precyzyjnych pompek t
okowych. Szybko
ci obj
to
ciowe zasilania V_H2O oraz V_bezw. Po osi
gni
ciu warunk�w ustalonych odczytuje si
z krzywych cechowania elektrod st

enia kwasu C_kw, po czym nastawia si
termostaty na inn
warto

temperatury. Procedur
t
powtarza si
dla 4 temperatur.

5. Opracowanie wynik�w pomiar�w

Sta

szybko
ci oblicza si
dla ka
dej temperatury wg wzoru b
d
cego przekszta
con
postaci
r�wnania bilansu masy dla reaktora omawianego typu. Zak
ada si
wst
pnie,
e reakcja jest pierwszego rz
du

gdzie:

[mol/dm³]

C_A = C_ao - 0.5"C_Kwas [mol/dm³]

[m³/s]

Wyniki pomiar�w i oblicze
nale
y uj

w tabel
1 wg podanego w za

czeniu wzoru. Do sprawozdania nale
y do

czy
wykres zale
no
ci ln k = f (1/T) z wyliczonymi warto
ciami E oraz k_".

Tabela 1

Zestawienie wynik�w pomiar�w i po
rednich oblicze
w badaniu wp
ywu temperatury na kinetyk
reakcji hydrolizy bezwodnika kwasu octowego w przep
ywowym reaktorze zbiornikowym.

Lp.	Czas	R	Ckw	CA	k	ln k	T	1/T"10^3	Uwagi
	s		mol/dm^3		s^-1		K	K^-1
1	300								E= J/mol
2	600								k"= s^-1
3	900
4	1200
1	300								E= J/mol
2	600								k"= s^-1
3	900
4	1200

---