BAI 3 HỆ THỐNG KHUẤY TRỘN GIÁN ĐOẠN VỚI ĐIỀU KIỆN ĐOẠN NHIỆT

HỆ THỐNG KHUẤY TRỘN BÀI 3: GIÁN ĐOẠN VỚI ĐIỀU KIỆN ĐOẠN NHIỆT I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Mô tả ảnh hưởng tốc độ phản ứng hydrat hóa Anhydrit Axetic thành Axit Axetic thiết bị phản ứng đoạn nhiệt II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Phản ứng hydrat hóa Anhydrit Axetic (CH3COO)2O nước Quá trình hydrat hóa Anhydrit Axetic nước với chất xúc tác Axit Sunfuruc mô tả sau: ( CH 3COO ) O + H 2O → 2CH 3COOH Phản ứng xem có phương trình động học phản ứng bậc vơí phương trình R=kCn gần bậc phản ứng nước Thành phần proton Axit đạt số suốt trình phản ứng thực k số tốc độ phản ứng xúc tác bao gồm thành phần bậc phương trình Với hệ thống có dạng đặc trưng giá trị nồng độ tức thời Anhydrit Axetic rút phương trình cân vật chất phương trình cân lượng thwo quan hệ tuyến tính (có thể xác địh phương pháp thống kê) Dùng phương trình hoàn toàn xác định giá trị biến thiên nhiệt độ với thời gian lưu Nếu nồng độ Anhydrit Axetic thời điểm C, tốc độ phản ứng xác định R= dC dt Với C = C0 t=0 Nhiệt tổng quát phản ứng là: (−∆H ).R = ρ C p dT dt Với T=T0 t=0 Kết hợp phương trình, đơn giản ta (C − C0 )(−∆H ) = ρ C p dT dt Cho phản ứng bậc n, tốc độ phản ứng mô tả theo phương trình Arrhenius sau: R = kCn = A.e Đặt β = − E RT Cn ρ C p ta phương trình: −∆H C = C0 − β (T − T0 ) Kết hợp với phương trình vận tốc Arrhenius vùa đưa ra, ta được: β E − dT n = A.e RT [ C0 − β (T − T0 ] dt Đặt T = Tα phản ứng hoàn toàn (C0 − 0) = β (Tα − T0 ) β = C0 (Tα − T0 ) Thế β vào phương trình , rút gọn ta có: dT dt Tα − T0  T − T0   C0 − C C0  Tα − T0  = A.e − E RT Tiến hành lấy logarit hai vế phương trình, ta có: ln Và vẽ ln dT dt Tα − T0  T − T0  C0 − C0 C0  Tα − T0  dT dt Tα − T0  T − T0   C0 − C C0  Tα − T0  = ln A − theo 1/T đường thẳng có hệ số góc –E/R tung độ giao điểm trục tung ln(A) E RT III BÁO CÁO THÍ NGHIỆM: BẢNG SỐ LIỆU: THÍ NGHIỆM 1: 10ml (CH3COO)2O 98.5%, d=1.08 40ml H2O 10ml H2SO4 0.5M STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 11 Thời gian t Nhiệt độ T (s) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 (0C) 31.7 32.5 33.3 34.0 34.6 35.8 36.4 36.9 37.5 38.5 39.0 39.3 39.8 39.9 39.9 40.0 40.7 41.2 41.5 41.7 31.7 32.5 33.3 34.0 34.6 35.8 36.4 36.9 37.5 38.5 39.0 STT 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Thời gian t Nhiệt độ T (s) 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 (0C) 42.0 42.3 42.4 42.7 42.9 43.1 43.1 43.2 43.2 43.2 43.3 43.1 43.1 43.0 42.9 42.8 42.7 42.6 42.5 42.5 42.4 42.3 42.0 42.3 42.4 42.7 42.9 43.1 43.1 43.2 43.2 12 13 14 15 16 17 18 19 20 330 360 390 420 450 480 510 540 570 39.3 39.8 39.9 39.9 40.0 40.7 41.2 41.5 41.7 32 33 34 35 36 37 38 39 40 THÍ NGHIỆM 2: 10ml (CH3COO)2O 98.5%, d=1.08 40ml H2O 20ml H2SO4 0.5M 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 43.2 43.3 43.1 43.1 43.0 42.9 42.8 42.7 42.6 STT Thời gian t Nhiệt độ T (s) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 (0C) 32.4 32.9 33.5 34.6 35.2 35.9 36.4 37.0 37.6 38.1 38.6 39.0 39.4 39.9 40.2 40.5 40.8 41.0 41.2 41.4 41.5 41.6 41.7 41.8 41.9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 STT 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ: a Tính toán: dT Tt − T0 = dt tt C(0CH 3COO)2 O = C %.10d 98.5 ×10 × 1.05 = = 15.9776 D 67 Tα − T0 42.3 − 31.7 = = 0.667606 C0 15.8776 b Bảng kết quả: Thời gian t Nhiệt độ T (s) 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470 (0C) 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.8 41.8 41.8 41.8 41.7 41.6 41.6 41.5 41.5 41.4 41.4 41.3 41.2 41.1 41.1 41.0 40.9 40.8 40.8 THÍ NGHIỆM 1: Thời Nhiệt STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 gian (t) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 độ T 1/T dT/dt Tα − T0  T − T0   C0 − C  C0  Tα − T0  0.0315 0.0308 0.0300 0.0294 0.0289 0.0279 0.0275 0.0271 0.0267 0.0260 0.0256 0.0254 0.0251 0.0251 0.0251 0.0250 0.0246 0.0243 0.0241 0.0240 0.0238 0.0236 0.0236 0.0234 0.0233 0.0232 0.0232 0.0231 0.0231 0.0231 0.0231 0.0232 0.0232 0.0233 0.0233 0.0234 0.0267 0.0267 0.0256 0.0242 0.0273 0.0261 0.0248 0.0242 0.0252 0.0243 0.0230 0.0225 0.0210 0.0195 0.0184 0.0188 0.0186 0.0181 0.0175 0.0172 0.0168 0.0162 0.0159 0.0156 0.0152 0.0146 0.0142 0.0137 0.0132 0.0129 0.0123 0.0119 0.0114 0.0110 0.0106 9.8 9.0 8.3 7.7 6.5 5.9 5.4 4.8 3.8 3.3 3.0 2.5 2.4 2.4 2.3 1.6 1.1 0.8 0.6 0.3 0.0 -0.1 -0.4 -0.6 -0.8 -0.8 -0.9 -0.9 -0.9 -1.0 -0.8 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 ( C) 31.7 32.5 33.3 34 34.6 35.8 36.4 36.9 37.5 38.5 39 39.3 39.8 39.9 39.9 40.0 40.7 41.2 41.5 41.7 42.0 42.3 42.4 42.7 42.9 43.1 43.1 43.2 43.2 43.2 43.3 43.1 43.1 43.0 42.9 42.8 ln dT dt Tα − T0  T − T0  C0 − C0 C0  Tα − T0  -5.90672 -5.82157 -5.87413 -5.95324 -5.09068 -5.68698 -5.78074 -5.48064 -4.73620 -5.28827 -5.70378 -5.01064 -6.57925 -6.53669 -4.22788 -4.18965 -4.38203 -4.49981 -3.40120 -4.78749 -5.34711 -5.19296 -5.01064 37 38 39 40 41 42 1080 1110 1140 1170 1200 1230 42.7 42.6 42.5 42.5 42.4 42.3 0.0234 0.0235 0.0235 0.0235 0.0236 0.0236 0.0102 0.0098 0.0095 0.0092 0.0089 0.0086 -0.4 -0.3 -0.2 -0.2 -0.1 0.0 ĐỒ THỊ: -4.78749 -4.49981 -4.09434 -3.40120 THÍ NGHIỆM 2: Thời Nhiệt STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 gian (t) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 độ T 1/T dT/dt Tα − T0  T − T0   C0 − C  C0  Tα − T0  0.0309 0.0304 0.0299 0.0289 0.0284 0.0279 0.0275 0.0270 0.0266 0.0262 0.0259 0.0256 0.0254 0.0251 0.0249 0.0247 0.0245 0.0244 0.0243 0.0242 0.0241 0.0240 0.0240 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0239 0.0240 0.0167 0.0200 0.0367 0.0200 0.0233 0.0167 0.0200 0.0200 0.0167 0.0167 0.0133 0.0133 0.0167 0.0100 0.0100 0.0100 0.0067 0.0067 0.0067 0.0033 0.0033 0.0033 0.0033 0.0033 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 -0.0033 0.0000 0.0000 0.0000 -0.0033 7.9 7.3 6.2 5.6 4.9 4.4 3.8 3.2 2.7 2.2 1.8 1.4 0.9 0.6 0.3 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 -1.0 -1.1 -1.1 -1.1 -1.1 -1.1 -1.1 -1.1 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -0.9 ( C) 32.4 32.9 33.5 34.6 35.2 35.9 36.4 37.0 37.6 38.1 38.6 39.0 39.4 39.9 40.2 40.5 40.8 41.0 41.2 41.4 41.5 41.6 41.7 41.8 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.8 41.8 41.8 41.8 41.7 ln dT dt Tα − T0  T − T0  C0 − C0 C0  Tα − T0  -6.16121 -5.89990 -5.13044 -5.63479 -5.34711 -5.57595 -5.24702 -5.07517 -5.08760 -4.88280 -4.90527 -4.65396 -3.98898 -4.09434 -3.40120 -5.70378 -5.59842 37 38 39 40 41 42 1080 1110 1140 1170 1200 1230 41.6 41.6 41.5 41.5 41.4 41.4 0.0240 0.0240 0.0241 0.0241 0.0242 0.0242 -0.0033 0.0000 -0.0033 0.0000 -0.0033 0.0000 -0.8 -0.8 -0.7 -0.7 -0.6 -0.6 ĐỒ THỊ: -5.48064 -5.34711 -5.19296 ... 240 270 30 0 (0C) 31 .7 32 .5 33 .3 34.0 34 .6 35 .8 36 .4 36 .9 37 .5 38 .5 39 .0 39 .3 39.8 39 .9 39 .9 40.0 40.7 41.2 41.5 41.7 31 .7 32 .5 33 .3 34.0 34 .6 35 .8 36 .4 36 .9 37 .5 38 .5 39 .0 STT 21 22 23 24 25... 4.8 3. 8 3. 3 3. 0 2.5 2.4 2.4 2 .3 1.6 1.1 0.8 0.6 0 .3 0.0 -0.1 -0.4 -0.6 -0.8 -0.8 -0.9 -0.9 -0.9 -1.0 -0.8 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 ( C) 31 .7 32 .5 33 .3 34 34 .6 35 .8 36 .4 36 .9 37 .5 38 .5 39 39 .3 39.8 39 .9... 42.0 42 .3 42.4 42.7 42.9 43. 1 43. 1 43. 2 43. 2 43. 2 43. 3 43. 1 43. 1 43. 0 42.9 42.8 42.7 42.6 42.5 42.5 42.4 42 .3 42.0 42 .3 42.4 42.7 42.9 43. 1 43. 1 43. 2 43. 2 12 13 14 15 16 17 18 19 20 33 0 36 0 39 0 420