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Tutorial MenuePraktikum Technische ChemieLerneinheit 6 von 6

Praktikum Verseifung

Berechnung der theoretischen Umsätze nach Reaktormodell und Kinetik

Ermittlung der Konzentrationen

Im kontinuierlichen Rührkessel wird die Konzentration an Ethylacetat für eine bestimmte Verweilzeit τ wie folgt berechnet.

c E = 1 2 ( 1 k τ + c O H 0 c E 0 ) + 1 4 ( 1 k τ + c O H 0 c E 0 ) 2 + c E 0 k τ

Abb.1
Rechenhilfe zur Konzentrationsberechnung im KRK

Zum Vergleich ist die Ethylacetatkonzentration für das Strömungsrohr mit der gleichen Verweilzeit τ wie beim kontinuierlichen Rührkessel, aber mit folgender Gleichung zu bestimmen.

c E = c E 0 ( c O H 0 c E 0 ) e k τ ( c E 0 c O H 0 ) c O H 0 c E 0 e k τ ( c E 0 c O H 0 )

Abb.2
Rechenhilfe zur Konzentrationsberechnung im SR

Die Berechnung der Ethylacetatkonzentration in der Rührkesselkaskade folgt der Berechnung im kontinuierlichen Rührkessels. Die Endkonzentration nach jedem Kessel ist jeweils die Anfangskonzentration für den nachfolgenden Kessel, die Verweilzeit τ ist für jeden einzelnen Kessel zu berechnen. So gelten folgende Gleichungen.

c E 1 = 1 2 ( 1 k τ + c O H 0 c E 0 ) + 1 4 ( 1 k τ + c O H 0 c E 0 ) 2 + c E 0 k τ

Aus der Stöchiometrie der Reaktion ergibt sich die verbleibende Hydroxidionenkonzentration:

c O H 1 = c O H 0 ( c E 0 c E 1 )

Für den zweiten Kessel folgen die Gleichungen analog.

c E 2 = 1 2 ( 1 k τ + c O H 1 c E 1 ) + 1 4 ( 1 k τ + c O H 1 c E 1 ) 2 + c E 1 k τ c O H 2 = c O H 1 ( c E 1 c E 2 )

Für den dritten Kessel gelten somit folgende Gleichungen.

c E 3 = 1 2 ( 1 k τ + c O H 2 c E 2 ) + 1 4 ( 1 k τ + c O H 2 c E 2 ) 2 + c E 2 k τ c O H 3 = c O H 2 ( c E 2 c E 3 )

Die Bestimmung der Konzentration an Ethylacetat für den diskontinuierlichen Rührkessel folgt der Berechnung für das Strömungsrohr, lediglich die Verweilzeit τ wird durch die Reaktionszeit t ersetzt.

c E = c E 0 ( c O H 0 c E 0 ) e k ( c E 0 c O H 0 ) t c O H 0 c E 0 e k ( c E 0 c O H 0 ) t

Umsatzberechnung

Theoretischer Umsatz [%]

X E th = c E 0 c E c E 0 100%
Abb.3
Rechenhilfe zum Umsatz
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