Задание на выполнение работы

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Общая химическая технология''

Ярославль 2002

УДК 66.023:681.3:51(07)

МУ 45-02. Химические реакторы: Метод. указания к лабораторным работам по курсу "Общая химическая технология" /Сост.: Л.С. Ряб-чикова, О.В. Уткин; Яросл. гос. техн. ун-т. - Ярославль, 2002. - 27 с.

Приведены методики проведения эксперимента и расчета основных показателей работы лабораторных реакторов смешения периодического и непрерывного» проточного трубчатого реактора.

Предназначены для студентов специальностей 250100. 250300, 250500, 250600, 170500, 320700 дневной и заочной форм обучения.

Рецензенты: кафедра общей химической технологии и электрохимических производств;

И.Е. Булатова, гл. специалист-технолог ООО «Ярослав проект ЛПК».

Лабораторная работа № 1

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ РЕАКТОР ПОЛНОГО СМЕШЕНИЯ

Общие сведения

При небольших объемах производства и разнообразной номенклатуре выпускаемых продуктов часто используют периодические реакционные устройства, отличающиеся простым аппаратурным оформлением и сравнительно невысокими затратами на их изготовление. Работа периодического реактора характеризуется цикличностью и включает предварительные операции (загрузка реагентов, нагрев исходной смеси, введение катализатора и пр.), собственно химические превращения и заключительные операции (охлаждение реакционной смеси, разделение фаз, выгрузка продуктов реакции и пр.).

Периодические реакторы снабжены перемешивающими устройствами, обеспечивающими усреднение технологических параметров (температуры, концентрации) по всему реакционному объему.

По мере протекания реакции в периодическом реакторе состав реакционной смеси изменяется, могут изменяться и другие параметры, например, температура. Следовательно, периодический реактор работает в нестационарном режиме.

При расчете периодических реакторов используют модель РИС-П (реактор идеального смешения периодический), учитывающую вышеуказанные особенности работы реактора.

Производительность периодических реакторов рассчитывают поформуле

где П - производительность реактора;

V_p - объем реактора;

c⁰ - начальная концентрация реагента в загружаемой смеси;

X - степень превращения реагента;

τ_x_._p - время проведения химической реакции;

τ_{всп.опер.} - суммарное время вспомогательных операций (предварительных и заключительных операций).

При увеличении времени на реакцию возрастает степень превращения реагента, поэтому длядостижения максимальной производительности необходимо исследовать ее зависимость от степени превращения или времени реакции.

Цель работы

1) Ознакомиться с работой периодического реактора полного сме-
шения на примере реакции второго порядка - омыление этилаце-
тата гидроксидом натрия:

СН₃СООС₂Н₅ + NaOH = CH₃COONa + С₂Н₅ОН

2) Изучить влияние технологического режима на показатели работы реактора (степени превращения реагентов, производительность).

3) Проанализировать зависимость производительности реактора от степени превращения реагента (времени реакции).

3 Описание лабораторной установки (рисунок 1)

Из делительных воронок 3 и 4 растворы этил ацетата и гидро-ксида натрия при загрузке подают через трехходовой кран 5 в реактор 1. Реактор полного смешения периодического действия представляет собой цилиндрический стеклянный сосуд, имеющий штуцер дляотбора проб. Перемешивание осуществляют с помощью магнитной мешалки 2. Отбор смеси на анализ осуществляют пипеткой с грушей.

За ходом протекания реакции следят по изменению концентрации гидроксида натрия.

Опорожнение реактора осуществляют с помощью груши.

Задание на выполнение работы

Преподаватель задаёт следующие исходные данные:

1) объем загружаемой в реактор исходной смеси, V_см;

2) объемная доля раствора гидроксида натрия в смеси, т.

Расчет объемов исходных реагентов;

V(NaOH)= V_см_*m,

V(ЭA)= V_см – V(NaOH)

где V(NaOH), V(ЭA) - объемы водных растворов гидроксида натрия и этилацетата соответственно;

V_см - объем исходной смеси;

т - объемная доля раствора гидроксида натрия в смеси.