THỰC tập QUÁ TRÌNH THIẾT bị kỹ THUẬT PHẢN ỨNG

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

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 tốn.............................................................................................................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

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG
1


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

1. LÝ THUYẾT
1.1. Mục đích thí nghiệm
 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 k 0, 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.
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 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).

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)

2


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

t (s)

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

T = 40°C

CoNaOH 0.04 M

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80
90
100
110
120
140
160
180
∞

CoAcet 0.06 M

5.53
5.47
5.35
5.24
5.13
5.04
4.93
4.85
4.77
4.67
4.60
4.52
4.43
4.30
4.17
4.07
3.96
3.86
3.76
3.60
3.47
3.35
2.09

CoAcet 0.06 M
5.73
5.61
5.29
5.10
4.95

4.83
4.65
4.50
4.38
4.28
4.16
4.09
3.99
3.84
3.67
3.55
3.45
3.35
3.25
3.11
2.99
2.88
2.09

CoAcet 0.04 M
5.12
5.20
5.09
5.02
4.95
4.87
4.81
4.73
4.68
4.61

4.56
4.50
4.44
4.34
4.26
4.16
4.09
4.01
3.95
3.82
3.70
3.61
2.34

2.2. Tính tốn
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 khơng thuận nghịch và có phương trình phản ứng
như sau:
Phương trình ion rút gọn:
CH3COOC2H5
Ban đầu

CoCH COOC H
3

2

5

+

OHCoOH
3





CH3COO0

+

C2H5OH
0


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

CoOH .X OH

Phản ứng



CoOH

Còn lại

M



CoOH .X OH





CoOH .X OH





CoOH 1  X OH

1  M.X 



OH 





CoOH .X OH


CoOH .X OH





CoOH .X OH





o
Để đơn giản ta dùng X và C° thay thế cho X OH và COH công thức trên được viết lại:


( r ) 

dC
k.C CH COOC H .C
dt
1

3

2



2

5

1

 Co


Co .dX

k  1  M.X    Co 1  X  
dt
M



2

   1
dX
k


   Co 
.1  M.X  .1  X 
dt M
1

2

1

2

1

Xác định α1, α2 bằng phương pháp tốc độ đầu:
Khi t = 0, thì X = 0, phương trình trên được viết lại:


   1
dX
k
   Co 
dt M
1

2

1

Mặt khác, độ dẫn điện có quan hệ tới độ chuyển hóa:
*
3 o
o*
Khi t = 0, K 10 C l Na  lOH  K




*
3 o
o*
3 o
Khi t = t, K 10 C [l Na  lOH (1  X)  lCH COO .X] K  10 C (lCH COO  lOH )X




3



3

K *  K o*
dX
1
dK *


Vì vậy: X   3 o
10 C (lCH COO  lOH )
dt 10 3 Co (lCH COO  lOH ) dt
3





3

dK*
k

10  3 Co (l CH COO  lOH )  (Co )    1
dt
M
1

3







2

1

1 d
k
10  3 C o (lCH COO  lOH )  (Co )   1
2
 dt

M
1

3





1

4

2














Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Lấy logarit hai vế của phương trình trên ta được:
 1 d 
ln  2
 ln(const)  (1   2 ) ln C o  1 ln M
  dt 

Trong đó:

M

C oOH
C

o
AcEt

, ρ

1
Ω.cm
K*

Khi C là một hằng số, thì:

 t
 ln 

 ln
1 

2

Để tiện tính tốn cho cơng thức trên ta tính tốn một số đại lượng và lập thành
bảng số liệu:
C

CAcEt

M

lnC

0.04

0.06

-3.219 0.67

0.04

0.04

-3.219

1

lnM



/t


.106
 t

-0.405

190.84

0.818

22.472

-10.703

0

199.20

0.563

14.198

-11.162

2

Với C = 0.04M:

1 

 11 .162  10.703  0.459

1
 0.405  0
 0.405

Xét:
TN1: T = 300C
[NaOH] = 0.04M
[AcEt] = 0.06M
TN2: T = 400C
[NaOH] = 0.04M
[AcEt] = 0.06M
M

C B0
C A0



0.04
0.667 (là tỷ số mol ban đầu của hai tác chất)
0.06

5

ln


 t
2


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Đây là phản ứng không thuận nghịch bậc 2 loại 2 phân tử.
Xét phản ứng:
AcEt

+ NaOH

A

AcNa

B

+

EtOH

R

S

Phương trình vận tốc của phản ứng trên là :
(-rA ) = -

dC B
dC
= - A = k. C A C B
dt
dt

Lượng A và B mất đi tại thời điểm bất kỳ là bằng nhau C A X A C B X B , do đó ta
0

0

có thể viết theo X A
 rA C A0

dX A
k (C A0  C A0 X A )(C B0  C A0 X A )
dt

kC 2A0 (1  X A )(M  X A )

Phân tích biến số và lấy tích phân
XA


0

ln

t
dX A

kC A0 dt
0
(1  X A )(M  X A ) dt

C BC A0
1 XB
M  XA
C
ln
ln
ln B C A0 (M  1)kt (C B0  C A0 )kt ,  1
1  XA
M (1  X A )
C B0 C A
MCA

Mặt khác ta có:
K*
a  bX B
C B0

Trong đó:
 K*
a 
 CB
 0





 t 0

,

 K*
a  b 
 CB
 0




 t 

Tính tốn ta được:
Thí nghiệm

a

a+b

b

XB = f()

TN1 (30C)

0.1383 0.0523

-0.086

XB = -290.7/ +1.6076

TN2 (40C)

0.1433 0.0523

-0.091

XB = -274.7/ +1.5742

TN3 (30C)

0.1325 0.0585

-0.074

XB = -337.8/ +1.7905

6


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Xét TN3: T = 30C
[NaOH] = 0.04 M
[AcEt] = 0.04 M
Có M = 1 nên CA = CB

  r  

dC
dX


n
C B0
kCA 1 C B 2 kC B
dt
dt

dX
1
dK *
 3

dt 10 C B0 l Ac  l OH
dt





kC n B
1
dK *

 3

C B0

10 C B0 (l Ac  l OH ) dt



dK * kC n B
n

10  3 C B0 (l Ac  lOH ) kC B 10  3 (l Ac  lOH )
dt
C B0
 dK * 
 ln cons tan t  n ln C B
 ln
dt



(với C B C B (1  X B ) )
0

7


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Dựa vào số liệu ta tính tốn được các bảng sau:
Bảng 2.2: Độ chuyển hóa theo nồng độ NaOH
T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

T = 40°C
CoNaOH 0.04 M

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.04 M

0

0

0

0

5

0.017

0.033

0.034

10

0.052

0.121

0.071

15

0.084

0.173

0.095

20

0.116

0.214

0.118

25

0.142

0.247

0.145

30

0.174

0.297

0.166

35

0.198

0.338

0.176

40

0.221

0.371

0.209

45

0.250

0.398

0.233

50

0.270

0.431

0.250

55

0.294

0.451

0.270

60

0.320

0.478

0.291

70

0.358

0.519

0.324

80

0.395

0.566

0.351

90

0.424

0.599

0.385

100

0.456

0.626

0.409

110

0.485

0.654

0.436

120

0.515

0.681

0.456

140

0.561

0.720

0.500

160

0.599

0.753

0.520

180

0.634

0.783

0.571



1.000

1.000

1.000

t (s)

8


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Bảng 2.3: Tỉ số XBi/(1-XBi)
T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

T = 40°C
CoNaOH 0.04 M

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.04 M

0

0

0

0

5

0.0178

0.0341

0.0350

10

0.0552

0.1375

0.0764

15

0.0921

0.2093

0.1045

20

0.1316

0.2727

0.1341

25

0.1661

0.3285

0.1700

30

0.2113

0.4219

0.1984

35

0.2464

0.5104

0.2131

40

0.2836

0.5895

0.2650

45

0.3333

0.6621

0.3040

50

0.3705

0.7585

0.3333

55

0.4156

0.8200

0.3704

60

0.4701

0.9158

0.4095

70

0.5566

1.0800

0.4800

80

0.6538

1.3038

0.5417

90

0.7374

1.4932

0.6264

100

0.8396

1.6765

0.6914

110

0.9435

1.8889

0.7725

120

1.0599

2.1379

0.8385

140

1.2781

2.5686

1.0000

160

1.4928

3.0444

1.0845

180

1.7302

3.6076

1.3307

t (s)

9


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

XBi/(1-XBi)

t (s)

Hình 2.1: Giản đồ biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian và XBi/(1-XBi)

10


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Bảng 2.4: Nồng độ NaOH theo thời gian
T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

T = 40°C
CoNaOH 0.04 M

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.04 M

0

0.04

0.04

0.04

5

0.0393

0.0387

0.0386

10

0.0379

0.0352

0.0372

15

0.0366

0.0331

0.0362

20

0.0353

0.0314

0.0353

25

0.0343

0.0301

0.0342

30

0.0330

0.0281

0.0334

35

0.0321

0.0265

0.0330

40

0.0312

0.0252

0.0316

45

0.0300

0.0241

0.0307

50

0.0292

0.0227

0.0300

55

0.0283

0.0220

0.0292

60

0.0272

0.0209

0.0284

70

0.0257

0.0192

0.0270

80

0.0242

0.0174

0.0259

90

0.0230

0.0160

0.0246

100

0.0217

0.0149

0.0236

110

0.0206

0.0138

0.0226

120

0.0194

0.0127

0.0218

140

0.0176

0.0112

0.0200

160

0.0160

0.0099

0.0192

180

0.0147

0.0087

0.0172

t (s)

11


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Bảng 2.5: Bảng số liệu ln CBi
T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

T = 40°C
CoNaOH 0.04 M

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.04 M

0

-3.219

-3.219

-3.219

5

-3.236

-3.252

-3.253

10

-3.273

-3.348

-3.292

15

-3.307

-3.409

-3.318

20

-3.342

-3.460

-3.345

25

-3.373

-3.503

-3.376

30

-3.411

-3.571

-3.400

35

-3.439

-3.631

-3.412

40

-3.469

-3.682

-3.454

45

-3.507

-3.727

-3.484

50

-3.534

-3.783

-3.507

55

-3.566

-3.818

-3.534

60

-3.604

-3.869

-3.562

70

-3.661

-3.951

-3.611

80

-3.722

-4.053

-3.652

90

-3.771

-4.132

-3.705

100

-3.828

-4.203

-3.744

110

-3.883

-4.280

-3.791

120

-3.942

-4.362

-3.828

140

-4.042

-4.491

-3.912

160

-4.132

-4.616

-3.953

180

-4.223

-4.747

-4.065

t (s)

12


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Bảng 2.6: Số liệu ln(dK*/dt)
T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

T = 40°C
CoNaOH 0.04 M

T = 30°C
CoNaOH 0.04 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.06 M

CoAcet 0.04 M

0

-4.423

-3.730

-3.912

5

-3.730

-2.749

-3.817

10

-3.817

-3.270

-4.269

15

-3.817

-3.507

-4.269

20

-4.017

-3.730

-4.135

25

-3.817

-3.324

-4.423

30

-4.135

-3.507

-5.116

35

-4.135

-3.730

-3.912

40

-3.912

-3.912

-4.269

45

-4.269

-3.730

-4.605

50

-4.135

-4.269

-4.423

55

-4.017

-3.912

-4.423

60

-4.343

-4.200

-4.605

70

-4.343

-4.075

-4.828

80

-4.605

-4.423

-4.605

90

-4.510

-4.605

-4.962

100

-4.605

-4.605

-4.828

110

-4.605

-4.605

-5.116

120

-4.828

-4.962

-5.036

140

-5.036

-5.116

-5.809

160

-5.116

-5.203

-4.893

180
Từ phương trình

-4.423

-3.730

-3.912

t (s)

 dK * 
 ln cons tan t  n ln C B
ln
 dt 

13


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

ln(dK*/dt)

lnCBi

Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa ln(CBi) và ln(dK*/dt)
Hệ số góc của phương trình đường thẳng: y = 1.8102x + 1.8257 là 1.8102
 n = 1 + 2 = 1.81  2
Vậy 2 = 2  1 = 2 – 1 = 1
2.2.2. Xác định hằng số vận tốc phản ứng
Theo phương trình vận tốc ta có:


d (C A 0  C A 0 X A )
dC A
dX A

C A 0
k.C A .C B
dt
dt
dt

 C A0

dX A
kC A0 (1  X A )(C B0  C A0 X A )
dt
C B0



dX A
k (1  X A )(M.C A0  C A0 .X A )
dt



dX A
dX A
kC A0 (1  X A )( M  X A ) 
k.C A0 .dt
dt
(1  X A )( M  X A )
XA



t

dX A
kC A0 dt

(1  X A )(M  X A )
0
0
14

với

M

C A0

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Lấy tích phân ta được:
ln

M  XA
( M  1) k.C A0 .t
M (1  X A )

(1)

Mối quan hệ giửa K* và XA:
K * K *0  10 3 C0 (l AC  l OH )X

Hay:

K*
a  bX
C0

Khi:
t = 0 thì a 

K *0
C0

t = ∞ thì a  b 

K *
C0

Bảng 2.7: Các thông số a và b ở các nhiệt độ và M khác nhau
M
1.5
1.5
1.0

Nhiệt độ (oC)
30
40
30

a
138.25
143.25
128.00

a+b
52.25
52.25
58.50

Bảng 2.8: Số liệu ở 30oC và M = 1.5
15

b
- 86.0
- 91.0
- 69.5

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Thời gian (s)

K*

K*
C0

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80
90
100
110
120
140

160
180

5.53
5.47
5.35
5.24
5.13
5.04
4.93
4.85
4.77
4.67
4.60
4.52
4.43
4.3
4.17
4.07
3.96
3.86
3.76
3.60
3.47
3.35
2.09

138.25
136.75
133.75

131.00
128.25
126.00
123.25
121.25
119.25
116.75
115.00
113.00
110.75
107.50
104.25
101.75
99.000
96.500
94.000
90.000
86.750
83.750
52.250



ln

M  XA
M(1  X A )

M  XA
M(1  X A )

XA

ln

0.000
0.017
0.052
0.084
0.116
0.142
0.174
0.198
0.221
0.250
0.270
0.294
0.320
0.358
0.395
0.424
0.456
0.485
0.514
0.561
0.599
0.634
1.000

0.000

0.006
0.018
0.030
0.043
0.054
0.068
0.079
0.090
0.105
0.116
0.130
0.146
0.170
0.197
0.220
0.247
0.273
0.302
0.355
0.404
0.455

t (s)

Hình 2.3: Giản đồ biểu diển phương trình (1) ở 30°C
Từ đồ thị ta có:

16

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

k1C A0 (M  1) 0.0026  k1 0.13

Bảng 2.9: Số liệu ở 40oC và M = 1.5
Thời gian (s)

K*

K*
C0

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80

5.73
5.61

5.29
5.10
4.95
4.83
4.65
4.50
4.38
4.28
4.16
4.09
3.99
3.84
3.67

143.25
140.25
132.25
127.50
123.75
120.75
116.25
112.50
109.50
107.00
104.00
102.25
99.750
96.000
91.750
17

M  XA
M(1  X A )

XA

ln

0.00000
0.03297
0.12088
0.17308
0.21429
0.24725
0.29670
0.33791
0.37088
0.39835
0.43132
0.45055
0.47802
0.51923
0.56593

0.000000000
0.011299555
0.044814016
0.067441281
0.087011377
0.103899595

0.131576358
0.157110137
0.179406103
0.199424589
0.225395442
0.241638134
0.266404674
0.3074847
0.360885476


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

90
100
110
120
140
160
180

3.55
3.45
3.35
3.25
3.11
2.99
2.88
2.09



ln

M  XA
M (1  X A )

88.750
86.250
83.750
81.250
77.750
74.750
72.000
52.250

0.59890
0.62637
0.65385
0.68132
0.71978
0.75275
0.78297
1.00000

0.403941879
0.443931389
0.488352768
0.538038187
0.618536317

0.700527288
0.789607447

t (s)

Hình 2.4: Giản đồ biểu diển phương trình (1) ở 40°C

Từ đồ thị ta có:
k 2 C A0 (M  1) 0.0043  k 2 0.22

Mặc khác theo phương trình Arrehenius:
k k 0 e



E
RT

Lấy logarit hai vế ta được:
ln k ln k 0 

E1
 
RT

(2)

Bảng 2.10: Số liệu các thông số k, lnk, 1/T
k
0.13

lnk
- 2.040220829

T
303
18

1/T
5.713732806


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

0.22

- 1.514127733

313

5.746203191

lnk

1/T

Hình 2.5: Giản đồ biểu diển phương trình (2)
Từ đồ thị ta có:
ln k 0  94.616  k 0 8.1058 10 42



E
16.202  E  32.1934 cal/mol
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 thể
tích khơng đổi ta có:
XA

t C A0

dX A
A)

( r
0

Lấy tích phân ta được:
t

1
1
M  XA

ln
k C A0 M  1
M (1  X A )

(3)

19


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

Bảng 2.11: Số liệu thời gian phản ứng theo độ chuyển hóa ở 30oC và M = 1.5
Thời gian (s) K*
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80
90
100
110
120
140
160

180


5.53
5.47
5.35
5.24
5.13
5.04
4.93
4.85
4.77
4.67
4.60
4.52
4.43
4.30
4.17
4.07
3.96
3.86
3.76
3.60
3.47
3.35
2.09

M  XA
M(1  X A )

K*
C0

XA

ln

138.25
136.75
133.75
131.00
128.25
126.00
123.25
121.25
119.25
116.75
115.00
113.00
110.75
107.50
104.25
101.75
99.000
96.500
94.000
90.000
86.750
83.750
52.250

0.0000
0.0174
0.0523
0.0843
0.1163
0.1424
0.1744
0.1977
0.2209
0.2500
0.2703
0.2936
0.3198
0.3576
0.3953
0.4244
0.4564
0.4855
0.5145
0.5610
0.5988
0.6337
1.0000

0.0000
0.0059
0.0182
0.0302
0.0429

0.0539
0.0681
0.0789
0.0903
0.1054
0.1165
0.1298
0.1456
0.1702
0.1972
0.2198
0.2467
0.2735
0.3025
0.3549
0.4039
0.4553

Tchuyển hóa (s)
0.00000
2.26910
7.01450
11.6255
16.5096
20.7265
26.1744
30.3566
34.7395
40.5233
44.7901

49.9046
55.9873
65.4545
75.8339
84.5273
94.9033
105.1758
116.3620
136.5028
155.3283
175.1333


Bảng 2.12: Số liệu thời gian phản ứng theo độ chuyển hóa ở 40oC và M = 1.5
M  XA
M(1  X A )

Thời gian (s) K*

K*
C0

XA

ln

0
5
10
15

143.25
140.25
132.25
128.5

0.0000
0.0330
0.1209
0.1621

0.00000
0.01130
0.04481
0.06249

5.73
5.61
5.29
5.14

20

Tchuyển hóa (s)
0.000000
2.568100
10.18500
14.20160

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80
90
100
110
120
140
160
180

4.95
4.83
4.65
4.50
4.38
4.28
4.16
4.09
3.99

3.84
3.67
3.55
3.45
3.35
3.25
3.11
2.99
2.88
2.09



123.75
120.75
116.25
112.50
109.50
107.00
104.00
102.25
99.750
96.000
91.750
88.750
86.250
83.750
81.250
77.750
74.750

72.000
52.250

0.2143
0.2473
0.2967
0.3379
0.3709
0.3984
0.4313
0.4505
0.4780
0.5192
0.5659
0.5989
0.6264
0.6538
0.6813
0.7198
0.7527
0.7830
1.0000

0.08701
0.10390
0.13158
0.15711
0.17941
0.19942
0.22540

0.24164
0.26640
0.30748
0.36089
0.40394
0.44393
0.48835
0.53804
0.61854
0.70053
0.78961

19.77530
23.61350
29.90370
35.70680
40.77410
45.32380
51.22620
54.91780
60.54650
69.88290
82.01940
91.80500
100.8935
110.9893
122.2814
140.5764
159.2107
179.4562



Bảng 2.13: Số liệu thời gian phản ứng theo độ chuyển hóa ở 30oC và M = 1
Thời gian (s)

K*

K*
C0

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80
90

5.12
5.2
5.09

5.02
4.95
4.87
4.81
4.73
4.68
4.61
4.56
4.5
4.44
4.34
4.26
4.16

128
130
127.25
125.5
123.75
121.75
120.25
118.25
117
115.25
114
112.5
111
108.5
106.5
104

21

XA

Tchuyển hóa (s)

0.0000
0.0072
0.0108
0.0360
0.0612
0.0899
0.1115
0.1403
0.1583
0.1835
0.2014
0.2230
0.2446
0.2806
0.3094
0.3453

0.0000
1.3935
2.0979
7.1757
12.5258
19.0027
24.1358

31.3808
36.1604
43.2057
48.5100
55.1994
62.2711
75.0000
86.1378
101.4370


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

100
110
120
140
160
180

4.09
4.04
3.95
3.82
3.76
3.61
2.09



102.25
101
98.75
95.5
94
90.25
52.25

0.3705
0.3885
0.4209
0.4676
0.4892
0.5432
1.0000

113.1868
122.1719
139.7516
168.9189
184.1820
228.6493


t (s)

XA

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

 Nhiệt độ càng tăng thì thời gian phản ứng để đạc được độ chuyển hóa nhất định
càng giảm.
 Nhập liệu đẳng mol có thời gian phản ứng lớn hơn nhập liệu có dư.

22


Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

ρ (Ω.cm

t (s)

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

Nhận xét:
 Thời gian phản ứng tăng thì điện trở suất tăng.
 Điện trở suất tăng nhanh hơn khi tăng nhiệt độ.
 Điện trở suất tăng ít hơn trong trường hợp nhập liệu đẳng mol.
Giải thích:
 Thời gian phản ứng tăng lên thì lượng ion OH - bị mất đi càng nhiều, mặc dù
thời gian tăng thì đồng thời tạo ra ion CH 3COO-, tuy nhiên độ linh động của ion
CH3COO- kém hơn OH- rất nhiều nên điện trở suất vẫn tăng.
 Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng làm lượng OH - càng giảm. Do đó,
điện trở suất tăng.
 Như đã nói ở trên, khi nhập liệu đẳng mol thì tốc độ phản ứng chậm hơn ở cùng
điều kiện, do đó điện trở suất ít tăng hơn.

23

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

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 khả năng khuếch tán giửa các chất phản ứng, nhờ vào việc khuấy trộn làm
tăng bề mặt tiếp xúc giửa chúng. Nó làm tăng đáng kể vận tốc phản ứng, đặt
biệt đối với những chất khó khuếch tán vào nhau và trong các phản ứng dị thể.
 Tăng khả năng trao đổi nhiệt
 Tăng sự đồng đều tại những vị trí khác nhau trong thiết bị phản ứng vì vậy thu
được sản phẩm ổn định về thành phần.
3.1.2. Hạn chế của thiết bị khuấy trộn
 Thiết bị thường lớn, cồng kềnh
 Độ chuyển hóa đạc được khơng cao (nếu trong cùng điều kiện và thời gian phản
ứng)
 Thiết bị thường bị ăn mòn lớn nếu làm việc trong điều kiện ăn mòn, đặt biệt là
cánh khuấy.
 Khả năng tự động hóa thấp, khó làm việc ở điều kiện liên tục.
3.2. Kết hợp hệ thống tinh chế sản phẩm và thiết bị phản ứng
Trong đa số trường hợp khi hoạt động ở điều kiện liên tục thì ta thường kết hợp hệ
thống tinh chế kèm theo thiết bị phản ứng. Việc kết hợp này đặc biệt có ý nghĩa đối với
những phản ứng cân bằng và những phản ứng có độ chuyển hóa thấp ở điều kiện bình
thường, vì sản phẩm phản ứng được tách ra khỏi tác chất ban đầu làm tăng động lực
cho phản ứng. Ngoài ra, việc kết hợp cịn có ý nghĩa lớn về mặt năng lượng, nó sử
dụng năng lượng một cách có hiệu quả hơn, có thể năng lượng sinh ra sẽ cung cấp
năng lượng cho quá trình tách. Hơn thế nữa, nó cịn làm giảm đáng kể diện tích sử
dụng của quy trình.
24

Phúc Trình Thí Nghiệm Q Trình và Thiết Bị

3.3. Bậc phản ứng
Bậc phản ứng thu được từ thực nghiệm không khác nhiều so với lý thuyết, từ đó cho ta
thấy phương pháp xác định bậc phản ứng bằng cách đo độ điện dẫn khá chính xác. Tuy
nhiên, hạn chế của việc xác định bậc phản ứng bằng phương pháp này là chỉ áp dụng
được cho những trường hợp các chất trong hỗn hợp phản ứng có khả năng điện ly
mạnh thì kết quả thu được mới đáng tin cậy. Ngồi ra, người ta cịn có thể đo pH, độ
nhớt… của hỗn hợp phản ứng để xem xét tiến trình phản ứng.

25