Berechnung der Konzentrationen der Edukte am Reaktoreingang

Der gesamte Volumenstrom des Reaktors setzt sich aus den beiden Volumenströmen der NaOH-Stammlösung (${\stackrel{·}{V}}_{\mathrm{NaOH}};c_{\mathrm{NaOH}}^{\mathrm{Stamm}}$) und der Ethylacetat-Stammlösung (${\stackrel{·}{V}}_E;c_E^{\mathrm{Stamm}}$) zusammen. Es gilt somit folgende Gleichung:

$\stackrel{.}{V}={\stackrel{.}{V}}_{\mathrm{NaOH}}+{\stackrel{.}{V}}_E$

Die tatsächlichen Anfangskonzentrationen $c_{\mathrm{NaOH}}^0$ und $c_E^0$ berechnen sich somit wie folgt:

$c_{\mathrm{NaOH}}^0=\frac{{\stackrel{.}{V}}_{\mathrm{NaOH}}}{{\stackrel{.}{V}}_{\mathrm{NaOH}}+{\stackrel{.}{V}}_E}\cdot c_{\mathrm{NaOH}}^{\mathrm{Stamm}}$

$c_E^0=\frac{{\stackrel{.}{V}}_E}{{\stackrel{.}{V}}_{\mathrm{NaOH}}+{\stackrel{.}{V}}_E}\cdot c_E^{\mathrm{Stamm}}$

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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:

$\tau =\frac{V_R}{\stackrel{·}{V}}=\frac{V_R}{{\stackrel{·}{V}}_{\mathrm{NaOH}}+{\stackrel{·}{V}}_E}$

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Abb.2

Rechenhilfe zur Verweilzeit

Berechnung der Geschwindigkeitskonstante k

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

$k=k_0\cdot e^{-\frac{E_A}{RT}}$

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Abb.3

Rechenhilfe zur Geschwindigkeitskonstante

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:

$X_E=\frac{n_E^0-n_E}{n_E^0}=\frac{c_E^0-c_E}{c_E^0}=\frac{c_{A{c}^{-}}}{c_E^0}$

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Abb.4

Rechenhilfe zum Umsatz