Nr ćw: 3	Data: 23.10.2012	Prowadzący: dr inż. K.Dopierała	Kierunek: TCh
Wykonujący: Anna Brejecka, Paulina Bujewska, Monika Figiela

Destylacja z reakcją chemiczną

Polecenie: Mamy kwas octowy 97% i etanol 98%. Należy dobrać tak natężenie przepływu V_p, ogrzewanie kotła Q, współczynnik powrotu R, miejsce zasilania kolumny wyższej Nr_w i niższej Nr_n oraz czas t, aby otrzymać możliwie dużą ilość estru w destylacji. Kolumna ma 25 półek.

Narysować wykres ilości otrzymanego estru w destylacie i wywarze od zmiennego parametru. Obliczyć stopień przemiany.

1. Próby 1-5 - zależność od czasu t rektyfikacji

Dane dla prób 1-5:

V_p=8 mol/s

Q=300 kW

R=3

Nr_w=2

Nr_n=23

t [s]	ilość estru w destylacie	ilość estru w wywarze
1800	0,44	0,1
3600	0,55	0,09
4200	0,56	0,1
5000	0,57	0,1
5500	0,57	0,11

2. Próby 6-10 - zależność od ciepła Q dostarczanego do kotła

Dane dla prób 6-10:

V_p=8 mol/s

R=3

Nr_w=2

Nr_n=23

t=5000 s

Q [kW]	ilość estru w destylacie	ilość estru w wywarze
200	0,43	0,13
300	0,57	0,1
400	0,63	0,08
500	0,66	0,07
550	0,66	0,06
600	0,66	0,05

3. Próby 11-15 - zależność od współczynnika powrotu R

Dane dla prób 11-15:

V_p=8 mol/s

Nr_w=2

Nr_n=23

t=5000 s

Q=500 kW

R	ilość estru w destylacie	ilość estru w wywarze
3	0,66	0,07
4	0,66	0,07
5	0,66	0,08
6	0,66	0,08
10	0,67	0,09
15	0,66	0,09

4) Próby 16-20 - zależność od natężenia przepływu V_p

Dane dla prób 16-20:

Nr_w=2

Nr_n=23

t=5000 s

Q=500 kW

R=10

Vp [mol/s]	ilość estru w destylacie	ilość estru w wywarze
5	0,64	0,06
8	0,67	0,09
10	0,67	0,09
20	0,58	0,08
30	0,55	0,07

5. Próby 21-22 - zależność od odległości między półkami

Dane dla prób 21-22:

t=5000 s

Q=500 kW

R=10

V_p=10 mol/s

Nrw	Nrn	l - odległość	ilość estru w destylacie	ilość estru w wywarze
2	20	18	0,67	0,11
2	23	21	0,67	0,09
1	24	23	0,59	0,09

6) Obliczenia stopnia przemiany dla kwasu octowego i etanolu w destylacie i wywarze - dla najkorzystniejszych parametrów:

Kwas octowy - A

Etanol - B

n₀ - liczba moli substratu przed reakcją

n - liczba moli substratu w interesującym nas momencie (po reakcji)

  stopień przemiany substratu

parametr	n0A	nA w destylacie	nA w wywarze	A destylatu [%]	A wywaru [%]	n0B	nB w destylacie	nB w wywarze	B destylatu [%]	B wywaru [%]
t=5500s	0,91	0,13	0,24	85,71	73,63	0,95	0,05	0,38	94,74	60,00
Q=500 kW	0,91	0,05	0,23	94,51	74,73	0,95	0,06	0,34	93,68	64,21
R=10	0,91	0,03	0,26	96,70	71,43	0,95	0,07	0,35	92,63	63,16
Vp=10 mol/s	0,91	0,04	0,29	95,60	68,13	0,95	0,06	0,36	93,68	62,11
l =18 półek	0,91	0,04	0,29	95,60	68,13	0,95	0,06	0,34	93,68	64,21

6. Wnioski:

Najkorzystniejsze warunki prowadzenia procesu to:

• Refluks R = 10

• Ciepło dostarczane do kotła Q = 500 kW

• Czas destylacji t = 5500 s

• Natężenie przepływu V_p = 10 mol/s

• Numer zasilania półki wyższej - 2

• Numer zasilania półki niższej 20

Wszystkie parametry wpływają znacząco na wydajność reakcji, przy czym - niekoniecznie najwyższy refluks lub natężenie przepływu strumienia sprawia, iż ilość estru jest największa. Postarałyśmy się zrobić wystarczająco dużo prób, by określić najlepsze warunki procesu estryfikacji zachodzącej w kolumnie destylacyjnej (rektyfikacyjnej).

---