Sprawozdanie z ćwiczenia nr 2
BADANIE PRZEBIEGU PROCESU TECHNOLOGICZNEGO W PRZEPŁYWOWYM REAKTORZE ZBIORNIKOWYM
Opracowały:
Monika Szychowska
Katarzyna Tarańczuk
Agnieszka Wawrzyniak
GR. II ZESPÓŁ IV
Opis ćwiczenia:
W reaktorze przepływowym z idealnym mieszaniem stężanie mieszaniny reakcyjnej i jej temperatura są takie same w całej objętości. Jeżeli reaktor pracuje w stanie ustalonym (co ma miejsce poza okresem rozruchu i wyłączania), to akumulacja równa jest zeru:
gdzie:
qio - przepływ mieszaniny reakcyjnej na wlocie do reaktora [dm3/h]
qik - przepływ mieszaniny reakcyjnej na wylocie z reaktora [dm3/h]
Cio - stężenie składnika i na wlocie do reaktora [mol/dm3]
Cik - stężenie składnika i na wylocie z reaktora [mol/dm3]
νi - współczynnik stechiometryczny składnika i
Vr - objętość reaktora [dm3]
r - równoważnikowa szybkość reakcji [mol · dm-3 · h-1]
τ - czas [h]
Jeżeli w układzie nie zachodzi zmiana objętości, to qio = qik i wówczas:
lub
gdzie:
α - stopień przemiany składnika i:
Równoważnikowa szybkość reakcji w reaktorze przepływowym wynosi więc:
Badanym procesem jest zmydlenie octanu etylu przebiegające zgodnie z równaniem:
CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH
Surowce doprowadzane są z różną prędkością przepływu regulowaną za pomocą pompy perystaltycznej. Na podstawie pomiarów przepływu oblicza się stężenia na wlocie, natomiast stężenia na wylocie oblicza się na podstawie pomiaru przewodnictwa właściwego.
W przypadku zmydlania octanu etylu początkowe przewodnictwo roztworu zależy tylko od stężenia wodorotlenku sodowego, natomiast przewodnictwo po zajściu reakcji od stężenia octanu sodu.
Przewodnictwo właściwe roztworu wyraża wzór:
gdzie:
b - stężenie początkowe NaOH [mol/dm3]
χ0 - przewodnictwo na wlocie do reaktora [S · cm-1]
χt - przewodnictwo na wylocie z reaktora [S · cm-1]
χ∞ - przewodnictwo mieszaniny reakcyjnej po całkowitym
przereagowaniu, mierzone poza reaktorem [S · cm-1]
Wykonanie ćwiczenia:
Przeprowadziliśmy pomiary przewodnictwa na wlocie i wylocie z reaktora oraz po całkowitym przereagowaniu dla następujących przypadków:
CH3COOC2H5 : NaOH = 1 : 1
CH3COOC2H5 : NaOH = 2 : 1
CH3COOC2H5 : NaOH = 3 : 1
CH3COOC2H5 : NaOH = 4 : 1
Każdy pomiar powtórzyliśmy trzykrotnie. Uśrednione wyniki dokonanych pomiarów zestawiliśmy w tabeli:
Lp. |
Stosunek qNaOH/qOE |
Przepływ [dm3/h] |
Przewodnictwo[ S/cm] |
|||
|
|
NaOH |
OE |
χ0 [S/cm] |
χt [S/cm] |
χ∞ [S/cm] |
1 |
1:1 |
0,6 |
0,6 |
0,8233 |
0,6297 |
0,5637 |
2 |
1:2 |
0,6 |
1,2 |
0,558 |
0,3907 |
0,3167 |
3 |
1:3 |
0,6 |
1,8 |
0,3933 |
0,2747 |
0,229 |
4 |
1:4 |
0,6 |
2,4 |
0,331 |
0,2653 |
0,223 |