THỰC tập QUÁ TRÌNH THIẾT bị kỹ THUẬT PHẢN ỨNG

 Giúp sinh viên làm quen với thiết bị phản ứng.  Cách xác định bậc phản ứng theo phương pháp đo độ điện trở suất (ρ).  Cách xác định thừa số tần số k0, năng lượng hoạt hóa E, từ đó suy ra hằng số tốc độ phản ứng k và phương trình vận tốc (r).  Kiểm tra lại bằng lý thuyết thời gian phản ứng để đạt độ chuyển hóa X và thể tích bình phản ứng. Có nhiều cách khác nhau để phân loại thiết bị phản ứng nhưng cơ bản thiết bị phản ứng được phân loại chủ yếu dựa vào:  Hình dạng thiết bị phản ứng chia thành: Thiết bị phản ứng khuấy lý tưởng và thiết bị phản ứng ống lý tưởng.  Phương thức hoạt động của thiết bị phản ứng chia thành: Thiết bị phản ứng hoạt động dáng đoạn (mẻ), thiết bị phản ứng hoạt động liên tục (ổn định) và thiết bị phản ứng hoạt động theo phương thức bán liên tục.  Số pha của hổn hợp phản ứng chia thành: Thiết bị phản ứng đồng thể (hỗn hợp phản ứng ở một pha lỏng hoặc pha khí) và thiết bị phản ứng dị thể (hỗn hợp phản ứng hiện diễn tối thiểu trong hai pha).

MỤC LỤC

1 LÝ THUYẾT 4

1.1 Mục đích thí nghiệm 4

1.2 Phân loại thiết bị phản ứng 4

2 XỬ LÝ SỐ LIỆU 5

2.1 Số liệu thí nghiệm 5

2.2 Tính toán 6

2.2.1 Xác định bậc phản ứng riêng phần của NaOH và AcEt 6

2.2.2 Xác định hằng số vận tốc phản ứng 16

2.2.3 Xác định thời gian phản ứng để đạt độ chuyển hóa 22

3 NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN 27

3.1 Ảnh hưởng của việc khuấy trộn đến tốc độ phản ứng 27

3.1.1 Vai trò của thiết bị khuấy trộn 27

3.1.2 Hạn chế của thiết bị khuấy trộn 27

3.2 Kết hợp hệ thống tinh chế sản phẩm và thiết bị phản ứng 28

3.3 Bậc phản ứng 28

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

1 LÝ THUYẾT

1.1 Mục đích thí nghiệm

tốc độ phản ứng k và phương trình vận tốc (ρ).r)

tích bình phản ứng

1.2 Phân loại thiết bị phản ứng

Có nhiều cách khác nhau để phân loại thiết bị phản ứng nhưng cơ bản thiết bị phảnứng được phân loại chủ yếu dựa vào:

thiết bị phản ứng ống lý tưởng

động dáng đoạn (ρ).mẻ), thiết bị phản ứng hoạt động liên tục (ρ).ổn định) và thiết bịphản ứng hoạt động theo phương thức bán liên tục

phản ứng ở một pha lỏng hoặc pha khí) và thiết bị phản ứng dị thể (ρ).hỗn hợpphản ứng hiện diễn tối thiểu trong hai pha)

2 XỬ LÝ SỐ LIỆU

2.1 Số liệu thí nghiệm

Bảng 2.1: Kết quả thí nghiệm đo độ dẫn riêng K (mS/cm)

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





M 0.04 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH

2.2.1 Xác định bậc phản ứng riêng phần của NaOH và AcEt

Nội dung của bài thí nghiệm này là nghiên cứu động học thuỷ phân ethyl acetat trong môi trường kiềm Phản ứng này xảy ra rất nhanh, theo dõi bằng cách đo độ dẫn điện của ion thấy rằng linh động của nhóm hydroxyl gấp 5 lần ion acetat Phản ứng này được xem là không thuận nghịch và có phương trình phản ứng

2 1

5 2

C k dt

dC )

C k dt

dX

Na o 3

CH o 3 OH

COO CH o 3

COO CH o 3

*

2 1 1

M

k)ll

(ρ)

C10dt

COO CH o 3 2

2 1 1

M

k ) l l

(ρ).

C 10 dt

ln ) (ρ).

) const ln(ρ).

dt

d 1

2 1

Trong đó: o

AcEt

o OH

ln 21

Để tiện tính toán cho công thức trên ta tính toán một số đại lượng và lập thành bảng số liệu:

1 405 0

459 0 0

405 0

703 10 162 11

0  , do đó ta

có thể viết theo XA

) X C C )(ρ).

X C C (ρ).

k dt

dX C

A A

dt X M )(ρ).

X 1

(ρ).

dX

A

B A

B

A B A

A A

B

MC

ClnCC

CCln)X1(ρ)

M

XMlnX

kt ) 1 M (ρ).

*

bX a C

*

0

C

K a

*

0

C

K b a

  n

B B

A

dt

dX C dt

l C 10

1 dt

OH Ac B 3

C10

1C

OH Ac B

3 B

B n

0 0

10kC)ll(ρ)

C10C

kC

dt

dK

OH Ac 3 n B OH

Ac B 3 B

B n

*

0 0

dK

ln   (ρ).với CB CB (ρ) 1 XB)

Dựa vào số liệu ta tính toán được các bảng sau:

Bảng 2.2: Độ chuyển hóa theo nồng độ NaOH

t (s)

T = 30°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 40°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 30°C

M 0.04 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH

t (s)

T = 30°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 40°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 30°C

M 0.04 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH

t (ρ).s)

Bảng 2.4: Nồng độ NaOH theo thời gian

t (s)

T = 30°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 40°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 30°C

M 0.04 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH

Bảng 2.5: Bảng số liệu ln C Bi

t (s)

T = 30°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 40°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 30°C

M 0.04 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH

Bảng 2.6: Số liệu ln(dK*/dt)

t (s)

T = 30°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 40°C

M 0.06 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH





T = 30°C

M 0.04 C

M 0.04 C

o Acet

o NaOH

Hệ số góc của phương trình đường thẳng: y = 1.8102x + 1.8257 là 1.8102

A A A A A

dt

dXCdt

)XCC(ρ)

ddt

dC

0 0

X 1 (ρ).

kC dt

X1(ρ)

kdt

dX

A A A A

X 1 (ρ).

dX )

X M )(ρ).

X 1 (ρ).

kC dt

dX

0

A A

A A

A A

A

) X M )(ρ).

X 1 (ρ).

dX

ln(ρ).dK*/dt)

lnCBi

Lấy tích phân ta được:

t.C.k)1M(ρ)

)X1(ρ)

M

XM

C 10 K

K b

C

) X 1 (ρ).

M X M ln

C

Mặc khác theo phương trình Arrehenius:

RT E

E k ln

M X M ln

0 94 616 k 8 1058 10

k

cal/mol 32.1934

E 16.202 R

2.2.3 Xác định thời gian phản ứng để đạt độ chuyển hóa

Áp dụng phương trình thiết kế cho bình khuấy lý tưởng hoạt động gián đoạn, có thểtích không đổi ta có:

) r (ρ).

dX C

t

Lấy tích phân ta được:

1/Tlnk

Bảng 2.11: Số liệu thời gian phản ứng theo độ chuyển hóa ở 30 oC và M = 1.5

Hình 2.6: Giản đồ mối quan hệ giửa độ chuyển hóa và thời gian phản ứng

Hình 2.7: Giản đồ thể hiện sự phụ thuộc của điện trở suất vào thời gian phản ứng

Nhận xét:

Giải thích:

ρ) (ρ).Ω.cm

t (ρ).s)

3 NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN

3.1 Ảnh hưởng của việc khuấy trộn đến tốc độ phản ứng

3.1.1 Vai trò của thiết bị khuấy trộn

tăng bề mặt tiếp xúc giửa chúng Nó làm tăng đáng kể vận tốc phản ứng, đặtbiệt đối với những chất khó khuếch tán vào nhau và trong các phản ứng dị thể

3.3 Bậc phản ứng

Bậc phản ứng thu được từ thực nghiệm không khác nhiều so với lý thuyết, từ đó cho tathấy phương pháp xác định bậc phản ứng bằng cách đo độ điện dẫn khá chính xác Tuynhiên, hạn chế của việc xác định bậc phản ứng bằng phương pháp này là chỉ áp dụngđược cho những trường hợp các chất trong hỗn hợp phản ứng có khả năng điện lymạnh thì kết quả thu được mới đáng tin cậy Ngoài ra, người ta còn có thể đo pH, độnhớt… của hỗn hợp phản ứng để xem xét tiến trình phản ứng

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Võ Văn Bang - Vũ Bá Minh, “Các Quá Trình và Thiết Bị Trong Công Nghiệp Hóa

Chất và Thực Phẩm Tập 3”, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, năm 2007.

Võ Văn Bang - Vũ Bá Minh, “Các Quá Trình và Thiết Bị Trong Công Nghiệp Hóa

Chất và Thực Phẩm Tập 4”, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, năm 2007.