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Tutorial MenueKompaktkurs ReaktionstechnikLerneinheit 9 von 9

Praktikum Verseifung

Auswertung

Zuerst ist die Berechnung der theoretischen Umsätze für die idealen Reaktoren durchzuführen. Anschließend werden die Umsätze experimentell durch Leitfähigkeitsmessung an den realen Reaktoren ermittelt.

Hinweis
Die Leitfähigkeitsmesszellen arbeiten mit einer Temperaturkompensation, die Bezugstemperatur ist 25 °C. Alle Berechnungen sind deshalb für T=25 °C durchzuführen.

Für die Ermittlung der theoretischen und experimentellen Umsätze der verschiedenen Reaktortypen sind folgende Vorbetrachtungen notwendig:

Berechnung der Konzentrationen der Edukte am Reaktoreingang

Der gesamte Volumenstrom des Reaktors setzt sich aus den beiden Volumenströmen der NaOH-Stammlösung ( V · NaOH ; c NaOH Stamm ) und der Ethylacetat-Stammlösung ( V · E ; c E Stamm ) zusammen. Es gilt somit folgende Gleichung:

V . = V . NaOH + V . E

Die tatsächlichen Anfangskonzentrationen c NaOH 0 und c E 0 berechnen sich somit wie folgt:

c NaOH 0 = V . NaOH V . NaOH + V . E c NaOH Stamm

c E 0 = V . E V . NaOH + V . E c E Stamm

Abb.1
Rechenhilfe zur Startkonzentration
Hinweis
Die Berechnungen gelten für den diskontinuierlichen Rührkessel analog, wenn die Volumenströme durch Teilvolumina ersetzt werden.

Berechnung der Verweilzeit

Die hydrodynamische (oder mittlere) Verweilzeit τ wird aus dem jeweiligen Reaktorvolumen und Volumenstrom berechnet und ergibt für kontinuierlich betriebene Reaktoren:

τ = V R V · = V R V · NaOH + V · E

Abb.2
Rechenhilfe zur Verweilzeit

Berechnung der Geschwindigkeitskonstante k

Die Geschwindigkeitskonstante k ist temperaturabhängig und kann mit der Arrhenius-Gleichung berechnet werden:

k = k 0 e E A R T

Abb.3
Rechenhilfe zur Geschwindigkeitskonstante

Beispielrechnung - Geschwindigkeitskonstante k

Berechnung der experimentellen Umsätze

Die Berechnung des Umsatzes für Ethylacetat basiert auf Berechnung oder Messung der Konzentration an Ethylacetat bzw. Acetationen. Beides wird in den nachfolgenden Abschnitten erläutert. Prinzipiell erfolgt die Umsatzberechnung nach folgender Gleichung:

X E = n E 0 n E n E 0 = c E 0 c E c E 0 = c A c c E 0

Abb.4
Rechenhilfe zum Umsatz
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