5.3.2. Расчёт работы реактора
Текущую концентрацию щёлочи в реакторе рассчитывают по формуле
Сщ = (5 - Vx К) 10-2 , моль/л , (5.6)
где Vх - объём 0,1 Н HCl для нейтрализации щёлочи в пробе, мл; К - поправка к титру щёлочи) и заносят в таблицу 5.2.
Текущая концентрация эфира в реакторе рассчитывается из его начальной концентрации и количества щёлочи, прореагировавшей к данному моменту времени,
Сэф = С - (С - Сщ). (5.7)
Степень превращения реагентов определяется по формуле
XA
= (C
- CA)/C
, (5.8)
где С - начальная концентрация реагента; CА - текущая концентрация.
Для расчёта работы реактора идеального смешения периодического действия используется известное характеристическое уравнение. Так как реакция гидролиза сложных эфиров щёлочью является необратимой, то она может быть описана уравнением второго порядка
U = -dCщ/d = k Cщ Cэф , моль/л мин, (5.9)
где k - константа скорости реакции, л/моль мин.
При нестехиометрическом соотношении щёлочи и эфира константа скорости гидролиза может быть найдена после интегрирования кинетического уравнения
k = (1/(C – С )) ln((Cэф C )/(Cщ C )) . (5.10)
Если обозначить правую часть уравнения через Y, то получим анаморфозу кинетической кривой гидролиза в виде прямой линии, проходящей через начало координат:
Y = k . (5.11)
По методу наименьших квадратичных отклонений величину k можно рассчитать по формуле 4.14.
Расчёты заносят в таблицу 5.3.
Таблица 5.3. Обработка экспериментальных данных
Время опыта |
Степень превращения, % |
Степень превращения эфира, % |
Y, л/моль |
k, л/моль мин |
U, моль/л м |
|
|
|
|
|
|
Значения k рассчитывают по формуле k = Y/.
5.3.3. Задания по графическому представлению экспериментальных данных
1. Построить зависимости изменения концентрации и степени превращения реагирующих веществ от времени реакции.
2. Построить зависимости изменения скорости реакции от времени, используя найденное значение константы скорости реакции.
РАБОТА № 6. НЕПРЕРЫВНОДЕЙСТВУЮЩИЙ РЕАКТОР ИДЕАЛЬНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ
6.1. Теоретические сведения
Реактор идеального вытеснения представляет собой канал, через который реакционная смесь движется в поршневом режиме. Каждый элемент потока, условно выделенный двумя плоскостями, перпендикулярными оси канала, движется через него как твердый поршень, вытесняя предыдущие элементы потока и не перемешиваясь ни с предыдущими, ни с последующими за ним элементами.
6.1. Методическая часть
6.1.1. Схема и описание установки
Установка для исследования работы реактора идеального вытеснения (рис.) состоит из ёмкостей для растворов щёлочи 1 и эфира 2, ротаметров 3 для определения расхода реагентов и трубчатого стеклянного реактора 4 с системой отбора проб по длине реактора. Регулирование скорости подачи реагентов осуществляется с помощью вентилей, установленных на ротаметрах. Система отбора проб оснащена зажимами 5-9 для регулирования длины реактора. Химизм процесса отражает уравнение 5.3.
Схема установки