INSTYTUT TECHNOLOGII NIEOGRANICZNEJ

Laboratorium Studenckie

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE 2

BADANIE PRZEBIEGU PROCESU TECHNOLOGICZNEGO W PRZEPŁYWOWYM REAKTORZE ZBIORNIKOWYM

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest badanie przebiegu procesu w reaktorze przepływowym z idealnym mieszaniem.

WSTĘP:

Reakcja zmydlania octanu etylu przebiega według równania

Surowce, których różne prędkości przepływu regulowano za pomocą pompy perystaltycznej, doprowadzono do reaktora o objętości 300 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne.Po dokładnym wymieszaniu się 0,1n roztworu woorotlenku sodu i 0,1n roztworu octanu etylu w stosunku 1:1 dokonano pomiaru wskazania konduktometru, na podstawie którego obliczono stężenie na wylocie, natomiast na podstawie pomiarów przepływu obliczono stężenie na wlocie strumieni do reaktora. Przewodnictwo mieszaniny reakcyjnej po całkowitym przereagowaniu χ^∞ zmierzone zostało poza reaktorem po upływie 20 minut.

Pomiar przewodnictwa na wlocie i wylocie z reaktora oraz po całkowitym przereagowaniu przeprowadzono dla przypadków:

1. CH₃COOC₂H₅ : NaOH = 1:1

2. CH₃COOC₂H₅ : NaOH = 2:1

3. CH₃COOC₂H₅ : NaOH = 3:1

4. CH₃COOC₂H₅ : NaOH = 4:1

Każdy pomiar powtórzono trzykrotnie, a wyniki zapisano w tabelce:

qOE : qNaOH		C^0NaOH [dm^3/h]		C^0OE v [dm^3/h]	Przewodnictwo [S/m]
										χ^0	χ^t	χ^∞
1:1	1	0,05		0,05	0,840	0,652	0,511
		2	0,05		0,05	0,850	0,644	0,513
		3	0,05		0,05	0,869	0,658	0,512
		średnia				0,853	0,6513	0,512
	2:1	1		0,033	0,067	0,888	0,394	0,289
		2		0,033	0,067	0,882	0,386	0,289
		3		0,033	0,067	0,811	0,379	0,288
		średnia				0,8603	0,3863	0,2887
	3:1	1	0,025		0,075	0,715	0,285	0,213
		2	0,025		0,075	0,620	0,282	0,213
		3	0,025		0,075	0,611	0,277	0,213
		średnia				0,6487	0,2813	0,213
	4:1	1	0,02		0,08	0,607	0,236	0,170
		2	0,02		0,08	0,527	0,231	0,174
		3	0,02		0,08	0,452	0,226	0,175
		średnia				0,5287	0,231	0,173

V_r= 300ml = 0,3dm³

C_NaOH = 0,1n

C_OE = 0,1n

1. Przepływy

10 [ml/min] = 0,01/60 = 1,66 · 10^-4 [dm³/s]

	qNaOH [dm^3/s]	qOE [dm^3/s]
1:1	1,66 · 10^-4	1,66 · 10^-4
2:1	1,66 · 10^-4	3,32 · 10^-4
3:1	1,66 · 10^-4	4,98 · 10^-4
4:1	1,66 · 10^-4	6,64 · 10^-4

2. Stężenie na wylocie z reaktora [mol/ dm³]

= 0,05 · [(0,6513-0,853)/(0,512-0,853)] = 0,05 · [(-0,2017)/(-0,341)]=

= 0,02957 [mol/ dm³]

= 0,033 · [(0,3863-0,8603)/(0,2887-0,8603)] = 0,033 · [(-0,474)/(-0,5716)]=

= 0,02736 [mol/ dm³]

= 0,025 · [(0,2813-0,6487)/(0,213-0,6487)] = 0,025 · [(-0,3674)/(-0,4357)]=

= 0,02108 [mol/ dm³]

= 0,02 · [(0,231-0,5287)/(0,173-0,5287)] = 0,02 · [(-0,2977)/(-0,3537)]=

= 0,01683 [mol/ dm³]

C_i = 0,05 - 0,02957 = 0,02043 [mol/ dm³]

C_i = 0,067 - 0,02736 = 0,03964 [mol/ dm³]

C_i = 0,075 - 0,02108 = 0,05392 [mol/ dm³]

C_i = 0,08 - 0,01683 = 0,06317 [mol/ dm³]

3. Stopień przemiany octanu etylu.

= (0,05 - 0,02043)/0,05 = 0,5914

= (0,067 - 0,03964)/0,067 = 0,40836

= (0,075 - 0,05392)/0,075 = 0,28107

= (0,08 - 0,06317)/0,08 = 0,210375

4. Szybkość reakcji dla każdego stopnia przemiany.

[mol/dm³s]

gdzie

r = (0,05 · 3,32 · 10^-4 · 0,5914)/0,3 = 3,2868 · 10^-5 [mol/dm³s]

r = (0,067 · 4,98 · 10^-4 · 0,40836)/0,3 = 4,5417 · 10^-5 [mol/dm³s]

r = (0,075 · 6,64 · 10^-4 · 0,28107)/0,3 = 4,6657 · 10^-5 [mol/dm³s]

r = (0,08 · 8,3 · 10^-4 · 0,10375)/0,3 = 2,2963 · 10^-5 [mol/dm³s]

5. Wykres zależności r = f(α)

oraz r = f(q_OE /q_NaOH )

WNOSKI:

• Wzrost stosunku natężenia przepływu octanu etylu do natężenia wodorotlenku sodu powoduje spadek stopnia przemiany, a więc spadek szybkości reakcji.

---