Обработка полученных данных.

А) Перерасчет рН в кмоль/м³ щелочи.

Для расчета используются данные, приведенные в таблице 2. Для каждого показания рН-метра, соответствующего данному интервалу времени, рассчитать концентрацию щелочи по формуле:

С_В = К_Н2О * 10^рН , кмоль/м³ (15);

Где: К_Н2О – ионное произведение воды при температуре опыта, которое берется из графика рис.13. Результаты расчета свести в таблицу 2.

Б) Определение степени превращения.

Степень превращения, выраженная через концентрацию щелочи, рассчитывается по уравнению:

Х_В = (С_Во – С_В) / С_Вс – массовые доли (16);

Результаты свести в таблицу 2.

В) Определение текущих концентраций исходных веществ и образующихся продуктов реакции.

Расчет текущих концентраций в кмоль/м³ выполнить по уравнениям:

С_В = С_Во (1 – Х_В) …. щелочь

С_А = С_А0 – С_ВОХ_В …. этилацетат

С_r = С_r0 + C_B0X_B …. этиловый спирт

С_s = C_s0 + C_B0X_B …. ацетат натрия

Где: С_В, С_А, С_R, C_s – значения текущих мольных концентраций, соответствующих интервалам времени, приведенные в таблице 2, кмоль/м³. Те же буквы с добавочным индексом «0» есть значения начальных концентраций реагентов. Результаты расчета свести в таблицу 3.

Г) Определение скорости химической реакции.

Учитывая, что реакция омыления есть реакция второго порядка и мольные концентрации исходных веществ взяты в равных количествах, скорость реакции можно определить по формуле:

r = KC_BC_A = KC_B² , т.к. С_В = С_А

где: С_В – текущая концентрация щелочи, соответствующая интервалам времени в таблице 2.

К – константа скорости, которая определяется по уравнению:

К = К₀ exp – Е/ RТ,

где: К₀ = 2 * 10⁷ м³/кмоль*с; R = 8,314 кДж/кмоль*К; Т = 273 +t; t – температура в градусах С; Е = 47158 кДж/кмоль.

Расчет периодического реактора идеального перемешивания.

Используя полученные данные, приведенные в таблицах 2 и 3, рассчитать реактор периодического действия производительностью 100 кг/сутки этилового спирта. Плотность реакционной смеси постоянная и составляет 1017 кг/м³, объем реакционной смеси и температура остаются постоянными. Время на загрузку, чистку и др. операции принять равным 1 час.

Расчет выполнить по уравнению для соответствующего типа реактора и реакции (см. табл. 1).

Зная время пребывания жидкости в реакторе, определяют количество партий, которые можно переработать в течение суток:

V_ср = С_рк * М_р * Х кг/м³;

где: С_рк – количество этилового спирта, кг/моль;

М_р – молекулярный вес этилового спирта, кг/кмоль;

Х – количество переработанных партий в течении суток.

Тогда общий объем реактора при производительности 100 кг/сутки этилового спирта составит:

V_r = 100 / V_ср м³;

Определение объема реактора идеального вытеснения.

Известно, что расчетные уравнения для определения времени пребывания жидкости в реакторе РИС – П и реакторе РИВ одинаковы, но РИВ работает непрерывно в течение суток, следовательно, средняя производительность в нем будет больше на величину вспомогательного времени.

С учетом сказанного средняя производительность в РИВ:

V_ср = C_РK * M_R * X¹

Где: С_РК – концентрация этилового спирта в конце процесса, кмоль/м³;

M_R – молекулярный вес этилового спирта в кг/кмоль;

Х¹ – количество переработанных партий, равное количеству объемов, переработанных в течение суток:

Х = 24 / τ_{РИС – П};

Объем реактора:

V_r = 100 / V_ср , м³;