Лабораторные работы / Отчет - Реакторы вытеснения. Процесс омыления этилацетата - Благодер - 2005 / Реакторы

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева

кафедра общей химической технологии

ОТЧЁТ

по лабораторной работе:

" Реакторы в режимах идеального смешения и вытеснения"

(Каскад реакторов идеального смешения)

выполнили : Благодёр А.

Косарев А.

Берестов В.

Барыкин С.

Субботин Ю.

группа : O-44

МОСКВА -2005

Цель работы

I. Изучение влияния гидродинамического режима в реакторе на пока­затели процесса.

2. Использование кинетических закономерностей при моделировании, выборе и расчете реакторов.

3. Моделирование процесса на ЭВМ и расчет параметров для различ­ных режимов по идеальной модели.

4. Определение степени отклонения от идеальности. Влияние условий проведения процесса на степень отклонения.

5. Сравнение и анализ данных, полученных при проведении одной и той же реакции в реакторах вытеснения, периодическом и непрерывных реакторах смешения.

Исследование реактора вытеснения проводится на примере реак­ции второго порядка - омыления этилового эфира уксусной кислоты - этилацетата - щелочью:

Общие сведения.

Время пребывания реагентов в реакторе Т и степень превращения Х_А определяются по формулам

где V_г объем реактора заполненной его части , л;

V - объемный расход реагентов, л/ч;

С_A0 и С_A- начальная и текущая концентрации этилацетата.

При расчете числа реакторов в каскаде, необходимых для достижения заданной Хд, используется графический метод, основанный на решении системы из двух уравнений для каждого реактора каскада. Одно из них - кинетическое уравнение реакции

(1)

Другое - характеристическое уравнение реактора полного смешения,, записанное в виде:

Уравнения передают связь между концентрацией компонента А и скорость его превращения в реакторе полного смешения.

Уравнение (1) графически может изображаться кривой различ­ной степени крутизны в зависимости от порядка реакции .

Для определения числа реакторов в каскаде в системе коорди­нат Сд- (-r_A) строят кривую, соответствующую уравнению (1)

Графический метод определения числа реакторов в каскаде.

Затем из точки со значением концентрации А, равным С_A0, про­водят прямую с . Точка пересечения кривой в прямой от­вечают значению концентрации в первом реакторе.

Аналогично определяют концентрацию во втором реакторе, учиты­вая, что концентрация в, первом реакторе является входной для вто­рого. Поскольку τ_m в каскаде одинаковы, все прямые, определяе­мые уравнением , параллельны.

Операции повторяют до тех пор, пока в очередном реакторе не будет получена заданная конечная концентрация.

Исходные данные.

ЭА:NaOH = 2:1, 4:1

C_ЭА=0.2 н, C_ЭА=0.4 н

K=5 л/моль*мин

V₀= 8 л/час

V_ед=0,5 л

X_NaOH=0.85

Определить число реакторов в каскаде. Сравнить с РИВ.

Расчётная часть.

w = k*C(NaOH)*C(ЭА)

w = k*C₀(NaOH)*C₀(ЭА)*(1-x)*(1-x/n), где n – коэффициент избытка ЭА

τ = 0,5*60/8 = 3.75 мин

R= С₀(NaOH)/τ – (1/τ) * С(NaOH)

R=0.1/3.75 - (1/3.75) * С(NaOH)=0.267*(0.1- С(NaOH))

ЭА:NaOH = 2:1

XNaOH	CNaOH	XЭА	СЭА	r
0	0,1	0	0,2	0,1
0,1	0,09	0,05	0,19	0,0855
0,2	0,08	0,1	0,18	0,072
0,3	0,07	0,15	0,17	0,0595
0,4	0,06	0,2	0,16	0,048
0,5	0,05	0,25	0,15	0,0375
0,6	0,04	0,3	0,14	0,028
0,7	0,03	0,35	0,13	0,0195
0,8	0,02	0,4	0,12	0,012
0,9	0,01	0,45	0,11	0,0055
1	0	0,5	0,1	0

Реактор идеального вытеснения

τ, мин	XNaOH
0	0
0,375	0,292
0,75	0,4764
1,125	0,6016
1,5	0,6908
1,875	0,7565
2,25	0,8062
2,625	0,8445
3	0,8744
3,375	0,8981
3,75	0,9169

V=

ЭА:NaOH = 4:1

XNaOH	CNaOH	XЭА	СЭА	r
0	0,1	0	0,4	0,2
0,1	0,09	0,05	0,39	0,1755
0,2	0,08	0,1	0,38	0,152
0,3	0,07	0,15	0,37	0,1295
0,4	0,06	0,2	0,36	0,108
0,5	0,05	0,25	0,35	0,0875
0,6	0,04	0,3	0,34	0,068
0,7	0,03	0,35	0,33	0,0495
0,8	0,02	0,4	0,32	0,032
0,9	0,01	0,45	0,31	0,0155
1	0	0,5	0,3	0

Реактор идеального вытеснения

τ, мин	XNaOH
0	0
0,3	0,431
0,6	0,6605
0,9	0,7921
1,2	0,8707
1,5	0,9188
1,8	0,9487
2,1	0,9675
2,4	0,9794
2,7	0,9869
3	0,9916

V=