BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ

BÁO CÁO THỰC HÀNH
KỸ THUẬT PHẢN ỨNG
GVHD: Lê Văn Nhiều
SVTH: Ngô Mạnh Linh
MSSV: 08097421
Tổ: 1
Lớp HP: Tối thứ 5, 6 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010
Chiều cao: h =110 mm
Lưu lượng: v =0,004274 l/s

t (s) D
30 60.5
60 38.6
90 38.5
120 38
150 37.9
180 37.6
210 37.6
2.1. Hệ một bình làm việc liên tục:
0
0,4248
D 
Đường kính: d =120 mm
Chiều cao: h =110 mm
Lưu lượng: v =0,004274 l/s
t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D
30 0.313364

330 0.152427

630 0.053057

930 0.019542

1230 0.004365

60 0.352617


450 0.097453

750 0.033858

1050 0.006564

1350 0.004804

180 0.250264

480 0.086716

780 0.028724

1080 0.007005

1380 0.005243

210 0.225483

510 0.078834

810 0.027334

1110 0.005243

1410 0.000869

240 0.201349

0
0,4248
D 
Đường kính: d =120 mm
Chiều cao: h =110 mm
Lưu lượng: v =0,004274 l/s
t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D
30

0.011441

360

0.151195

690

0.087247

1020

0.040005

1350

0.018181

60

0.038579


0.033858

1410

0.011441

120

0.088842

450

0.142065

780

0.069560

1110

0.028260

1440

0.013676

150

0.107349


0.023650

1500

0.011441

210

0.133713

540

0.115205

870

0.059484

1200

0.025488

1530

0.003488

240

0.145694


0.021819

1590

0.001741

300

0.151195

630

0.097453

960

0.047208

1290

0.019088

1620

0.001305

330

0.154902

k
i i
i
k
i
i
C t
t
C





Vì
. . .
D bC k C

 
nên
_
1
1
.
k
i i
i
k
i
i


là lưu lượng dòng chảy:
1
v
t

(l/s) với t (s) là thời gian chảy đầy 1 lít
nước.

3.2. Tính thời gian lưu rút gọn:
-Thực nghiệm:

_
i
i
t
t


với t
i
(s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i.
-Lý thuyết:

i
i
t




0
0
n
D
D
n
 với n là số bình khấy mắc nối
tiếp của hệ đang khảo sát và D
0
là mật độ quang ban đầu đo được ở hệ một bình khuấy
gián đoạn.
-Lý thuyết:

.1
0
. .
( 1)!
i
i
n
nn
n i
TN
n D
C e
n D



 

0.902079

0.103053

2

38.6

60

0.413413

0.973166

0.472009

0.813747

0.206106

3

38.5

90

0.414539

0.975818


0.991876

1.180023

0.597342

0.515265

6

37.6

180

0.424812

1.000000

1.416028

0.538850

0.618318

7

37.6

210


5 53.0 150 0.275724 0.649050 0.507624 0.597342 0.515265
6 56.2 180 0.250264 0.589116 0.609148 0.538850 0.618318
7 59.5 210 0.225483 0.530783 0.710673 0.486086 0.721371
8 62.9 240 0.201349 0.473973 0.812198 0.438488 0.824423
9 65.9 270 0.181115 0.426340 0.913723 0.395551 0.927476
10 68.6 300 0.163676 0.385290 1.015247 0.356818 1.030529
11 70.4 330 0.152427 0.358811 1.116772 0.321878 1.133582
12 74.1 360 0.130182 0.306446 1.218297 0.290360 1.236635
13 76.1 390 0.118615 0.279218 1.319821 0.261927 1.339688
14 78.6 420 0.104577 0.246173 1.421346 0.236279 1.442741
15 79.9 450 0.097453 0.229403 1.522871 0.213143 1.545794
16 81.9 480 0.086716 0.204128 1.624396 0.192271 1.648847
17 83.4 510 0.078834 0.185574 1.725920 0.173444 1.751900
18 85.2 540 0.069560 0.163744 1.827445 0.156460 1.854953
19 86.5 570 0.062984 0.148263 1.928970 0.141140 1.958006
20 87.5 600 0.057992 0.136512 2.030495 0.127319 2.061059
21 88.5 630 0.053057 0.124895 2.132019 0.114852 2.164112
22 90.0 660 0.045757 0.107712 2.233544 0.103606 2.267164
23 91.1 690 0.040482 0.095293 2.335069 0.093460 2.370217
24 92.0 720 0.036212 0.085243 2.436593 0.084309 2.473270
25 92.5 750 0.033858 0.079702 2.538118 0.076053 2.576323
26 93.6 780 0.028724 0.067616 2.639643 0.068606 2.679376
27 93.9 810 0.027334 0.064345 2.741168 0.061888 2.782429
28 94.7 840 0.023650 0.055672 2.842692 0.055828 2.885482
29 94.6 870 0.024109 0.056752 2.944217 0.050361 2.988535
30 95.3 900 0.020907 0.049215 3.045742 0.045430 3.091588
31 95.6 930 0.019542 0.046002 3.147267 0.040981 3.194641
32 95.7 960 0.019088 0.044933 3.248791 0.036968 3.297694
33 97.1 990 0.012781 0.030086 3.350316 0.033348 3.400747
34 97.8 1020 0.009661 0.022742 3.451841 0.030083 3.503800

2 91.5 60 0.038579 0.090814 0.110237 0.335436 0.103053
3 86.3 90 0.063989 0.150629 0.165356 0.453885 0.154579
4 81.5 120 0.088842 0.209133 0.220474 0.545920 0.206106
5 78.1 150 0.107349 0.252697 0.275593 0.615579 0.257632
6 74.9 180 0.125518 0.295467 0.330712 0.666361 0.309159
7 73.5 210 0.133713 0.314757 0.385830 0.701296 0.360685
8 71.5 240 0.145694 0.342961 0.440949 0.722999 0.412212
9 70.0 270 0.154902 0.364636 0.496067 0.733728 0.463738
10 70.6 300 0.151195 0.355911 0.551186 0.735423 0.515265
11 70.0 330 0.154902 0.364636 0.606305 0.729751 0.566791
12 70.6 360 0.151195 0.355911 0.661423 0.718138 0.618318
13 70.8 390 0.149967 0.353019 0.716542 0.701802 0.669844
14 72.1 420 0.142065 0.334418 0.771660 0.681779 0.721371
15 72.1 450 0.142065 0.334418 0.826779 0.658949 0.772897
16 74.8 480 0.126098 0.296833 0.881898 0.634053 0.824423
17 76.2 510 0.118045 0.277876 0.937016 0.607713 0.875950
18 76.7 540 0.115205 0.271190 0.992135 0.580453 0.927476
19 78.2 570 0.106793 0.251389 1.047253 0.552704 0.979003
20 78.6 600 0.104577 0.246173 1.102372 0.524824 1.030529
21 79.9 630 0.097453 0.229403 1.157491 0.497105 1.082056
22 81.4 660 0.089376 0.210389 1.212609 0.469782 1.133582
23 81.8 690 0.087247 0.205377 1.267728 0.443043 1.185109
24 83.4 720 0.078834 0.185574 1.322846 0.417036 1.236635
25 83.6 750 0.077794 0.183125 1.377965 0.391875 1.288162
26 85.2 780 0.069560 0.163744 1.433084 0.367642 1.339688
27 85.1 810 0.070070 0.164945 1.488202 0.344398 1.391215
28 86.6 840 0.062482 0.147082 1.543321 0.322181 1.442741
29 87.2 870 0.059484 0.140023 1.598439 0.301012 1.494267
30 88.9 900 0.051098 0.120284 1.653558 0.280900 1.545794
31 89.7 930 0.047208 0.111126 1.708677 0.261841 1.597320

0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2
Thực nghiệm
Lý thuyếtPhổ đáp ứng của hệ một bình làm việc liên tục
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 1 2 3 4 5 6
Thực nghiệm
Lý thuyết


D/D
0



và
LT

trong môt hệ và với các hệ khác:
Dựa vào kết quả tính toán ta thấy:
-Trong một hệ một bình khuấy gián đoạn
TN

lớn hơn
LT

, ở hệ một bình khuấy thì
LT


lớn hơn chút xíu
TN

, còn ở 2 bình khuấy liên tục thì
LT

lớn hơn nhiều so với
TN

.
-Trong hai trường hợp 1 bình liên tục và 2 bình liên tục thì
LT

và
TN

một bình gián đoạn chất màu được phân bố đều trong nước, được lưu trong hệ mà
không chảy ra ngoài, nên độ truyền suốt T giảm dẫn đến mật độ quang D tăng cùng
với .
* Nguyên nhân dẫn đến sai số:
- Cách lấy mẫu không chính xác.
- Thời gian lấy mẩu khảo sát cách nhau không đều.
- Lưu lượng nước chảy qua các bình là không đồng đều, thể tích ở mỗi bình trong hệ
và giữa các hệ không bằng nhau.
- Chế độ dòng chảy không ổn định do sự xuất hiện các vũng tù và các dòng chảy tắt.
- Quá trình khuấy trộn không hoàn toàn.
- Mức độ phân tán mẫu trong bình không đều nhau.
- Bình khuấy không là bình khuấy lý tưởng.
- Sai số trong quá trình tính toán.

* Cách khắc phục sai số:
Việc lấy mẫu phải thực hiện đúng theo hướng dẫn.
Dùng cuvert phải sạch sẽ và khô ráo để việc đo quang được chính xác.
Cứ sau 10 lần đo quang thì phải chỉnh lại mẫu bằng mẫu trắng một lần.

1. Mục đích thí nghiệm:
-Xác định biểu thức tốc độ phản ứng trong thiết bị khuấy trộn gián đoạn ở điều kiện
đẳng nhiệt.
-Xác định sự ảnh hưởng của thành phần các chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong
điều kiện làm việc đẳng nhiệt.

2. Bảng số liệu:
Bảng 1: Thông số ban đầu.
T (
o
C) V
NaOH
(lit) V CH
3
COOC
2
H
5
(lit) C
NaOH
(M) C CH
3
COOC
2
H
5

(M)
33 0.8162 0.7277 0.1 0.1


H
5

604 74 83
Ta suy ra:
Lưu lượng NaOH:
0,1
0,001351
74
NaOH
Q   (l/s)
Lưu lượng CH
3
COOC
2
H
5
:
3 2 5
OO
0,1
0,001205
74
CH C C H
Q   (l/s)
-Thể tích của NaOH có trong bình đầy:
_ _
. 0,001351.604 0,816216
NaOH NaOH chay day binh
V Q t  

C C
V V
  
 
(M)

3 2 5
3 2 5 3 2 5
3 2 5
OO
/
0_ OO OO
OO
0,727717
. 0,1. 0,047134
0,816216 0,727717
CH C C H
CH C C H CH C C H
NaOH CH C C H
V
C C
V V
  
 
(M)
Với
/
0,1
NaOH
C M

  

-Độ dẫn điện ở thời điểm ban đầu (t=0) đo bởi đầu dò là
0
13,15
 
(mS).
3.3. Xác định hằng số tốc độ phản ứng (bảng 4):
-Dựa vào độ dẫn điện ta có thể xác định nồng độ tác chất và sản phẩm tại các thời
điểm khác nhau theo công thức:

0
_ _ 0_ 0_
0
( ).
i
i NaOH NaOH NaOH NaOH
C C C C


 
  
  
 
  
 
(M)

3 3
0

     (M) (do
CH
3
COOC
2
H
5
phản ứng hết còn NaOH dư) và
3 3 2 5
_ OONa 0_ OO
0,047134
CH C CH C C H
C C

 

(M)
-Độ chuyển hóa của tác chất (tỷ lệ giữa số mol tham gia phản ứng với số mol ban đầu)
tính theo công thức:

0_ _
_
0_
NaOH i NaOH
i NaOH
NaOH
C C
X
C



 
 
 
 
dựa vào các số liệu tính sẵn.
-Theo thí nghiệm cứ mỗi 60 (s) ở từ thời điểm ban đầu ta lại đo độ dẫn điện. Từ đó ta
tính được khoảng thời gian ở thời điểm thứ i: t
i
= 60.i (s).

3.4. Xác định biểu thức tính tốc độ của phản ứng:
Dựa theo PTPU:
NaOH + CH
3
COOC
2
H
5

CH
3
COONa + C
2
H
5
OH
ban đầu: C
0_NaOH
C


C
0_NaOH
. X
i_NaOH
C
0_NaOH
. X
i_NaOH

-Phương trình vận tốc:

3 2 5
2
0_ OO 0_ _ _
. . . . .(1 ).( )
NaOH
A NaOH NaOH CH C C H NaOH i NaOH i NaOH
dX
r C k C C k C X M X
dt
     

Phân tách biến số và lấy tích phân ta được:

_
0_ _
1
.ln
.( 1) (1 )

ta sẽ được đường hồi quy (nhìn trên đồ thị):
y = 0,1877.x + 16.945.
Hệ số góc của đường này chính là hằng số tốc độ phản ứng k = 0,1877 (mol
-1
.l.s
-1
).
-Vậy phương trình vận tốc của phản ứng:
-r
A
= 0,1877.C
NaOH
.C
CH3COOC2H54. Bảng kết quả tính toán:
Bảng 3: Tính toán nồng độ ban đầu.
T (
o
C) C
o
NaOH
(M) C
o
CH
3
COOC2H5
(M)


CH
3
COONa

(%)
t
(s)
0
1
.ln
.( 1) .(1 )
A
A A
M X
C M M X
 

 
 
 

0

0.052
866

0.000000

0.000000


120

52.5

3

0.015358

0.037508

0.709486

0.795775

180

61.5

4

0.015046

0.037820

0.715389

0.802396

240



7

0.012300

0.040566

0.767331

0.860655

420

89.4

8

0.011614

0.041252

0.780317

0.875220

480

98.7

9


0.042688

0.807469

0.905674

660

124.5

12

0.009367

0.043499

0.822815

0.922887

720

145.1

13

0.008681

0.044186


0.949369

900

193.6

16

0.008119

0.044747

0.846425

0.949369

960

193.6

17

0.008119

0.044747

0.846425

0.949369

1
.ln
.( 1) .(1 )
A
A A
M X
C M M X
 

 
 
 0
.
E
RT
k k e


(trong đó k
0
là hằng số ở điều kiện tiêu chuẩn)
Qua đó ta thấy nếu phản ứng tỏa nhiệt (E<0) thì khi nhiệt độ T tăng thì hằng số tốc k
sẽ giảm. Nếu phản ứng là thu nhiệt (E>0) thì khi nhiệt độ T giảm thì hằng số tốc độ k
sẽ tăng.
* Mô tả sự biến đổi hằng số tốc độ khi thay đổi nồng độ ban đầu của tác chất:
Hằng số tốc độ có liên quan đến nồng độ đầu của tác chất theo phương trình:


được mối quan hệ giữa hằng số tốc độ phản ứng K và nhiệt độ phản ứng.
* Nguyên nhân dẫn đến sai số:
-Pha hóa chất không chính xác.
-Đầu điện cực đo độ dẫn điện không sạch.
-Nguồn nước không được sạch.
-Việc lắp đặt không phù hợp giữ đầu đo nhiệt độ và đầu đo dộ dẫn điện với thiết bị kết
nối đo.
* Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình phản ứng:
-Sai số vận tốc phản ứng xảy ra do sự biến thiên nhiệt độ của môi trường.
-Chế độ, tốc độ khuấy.

Bài 3: Hệ thống thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục
Ngày thực hành: 3-12-2010
Sinh viên: Ngô Mạnh Linh
Mã số: 08097421
Lớp thực hành: Tối thứ 5, 6
Tổ thực hành: Tổ 1

Điểm: Lời phê của thầy:

(mS/m)

n (rpm)
1
39.7351 60 0.1 0.1
4.49
2
2 4.48
3 4.46
4 4.48
5 4.65
4
6 4.59
7 4.49
8 4.48
9 4.49 6
10 4.54
11 4.59
12 4.64
13 4.65
8
14 4.65
15 4.64
16 4.68

3. Xử lý số liệu:
3.1. Tính lưu lượng và thành phần nhập liệu (bảng 1):
Qua số liệu test bơm:
Thời gian chảy đầy bình khuấy (s)

 
(ml/ph)
-Thể tích của NaOH có trong bình đầy:
3
_ _
10
. 39,7351. .930 0,615894
60
NaOH NaOH chay day binh
V v t

  
(l)
-Thể tích của CH
3
COOC
2
H
5
có trong bình đầy:

3 2 5 3 2 5
3
OO OO _ _
10
. 60. .930 0,93
60
CH C C H CH C C H chay day binh
V v t


. 0,1. 0.060159
0,615894 0,93
CH C C H
CH C C H CH C C H
NaOH CH C C H
V
C C
V V
  
 
(M)
Với
/
0,1
NaOH
C M
 ;
3 2 5
/
OO
0,1
CH C C H
C M
 là nồng độ ban đầu của NaOH và
CH
3
COOC
2
H
5

0
( ).
i
i NaOH NaOH NaOH NaOH
C C C C


 
  
  
 
  
 
(M)

0
0_ 0_
0
.
i
NaOH NaOH
C C

 
  
  
 
  
 


C


(M) (do CH
3
COOC
2
H
5
dư còn
NaOH phản ứng hết) và
3
_ OONa 0_
0,039841
CH C NaOH
C C

 
(M)
-Do vậy:
3 3
_ _ OONa _ OONa
0,070.(1 0,0248.( 294))
NaOH CH C CH C
T
   
          (S)
Ở đây T= 306K thay vào ta được:
3
0,070.(1 0,0248.(306 294)).10 3.618805

X
C



3.4. Phương trình vận tốc của phản ứng:
Theo PT cân bằng vật chất:
Lư
ợng tác
chất nhập vào
phân tố thể
tích
Lư
ợng tác
chất rời khỏi
phân tố thể
tích
Lư
ợng tác
chất phản ứng
trong phân tố
thể tích
Lư
ợng tá
c
chất tích tụ
trong phân tố

chất và sản phẩm.)
PT cân bằng vật chất có dạng sau:
F
A0
.(1-X
A0
).t - F
A0
.(1-X
Af
).t - (-r
A
).V. t = 0
Đơn giản hóa ta thu được :
Af 0
0 0
. ( )
A
A A A
X X
V V
F v C r

 


0 Af 0
( )
( )
A A


  
 
.
Ở đây ta coi thiết bị là khuấy trộn lý tưởng nên thời gian lưu sẽ không đổi khi thiết bị
khuấy trộn liên tục. Như vậy
ons
c t


. Ta chỉ việc tính biểu thức
Af 0
0 Af Af
.(1 ).( )
A
A
X X
T
C X M X


 
và tính
T
k


sau đó lấy trung bình cộng để tính ra k
tb
của

C

NaOH
C

CH3COONa



(mS)

930 0.039841 0.060159 3.05 0 0.039841 3.618805
Bảng 3: Xác định hằng số tốc độ phản ứng
STT
(s)
M C
NaOH
C
CH3COONa

X NaOH
(%)
X CH
3
COONa
(%)
bieu thuc

0.100161

4.800249

2.514044

9.
635996

0.010361

3

930

-
0.147888

0.098760

4.711994

2.478882

9.950632

0.010700

4


0.008148

6

930

-
0.170743

0.107866

5.285653

2.707432

8.
199045

0.008816

7

930

-
0.153162

0.100862

4.844377


0.100862

4.844377

2.531624

9.485735

0.010200

10

930

-
0.161953

0.104364

5.065015

2.619528

8
.797330

0.009459

11


0.008252

13

930

-
0.181292

0.112068

5.550419

2.812916

7.577426

0.008148

14

930

-
0.181292

0.112068

5.550419

0.186566

0.114170

5.682802

2.865658

7.299661

0.0078495. Bàn luận:
* Đánh giá sự biến đổi độ dẫn điện của hỗn hợp phản ứng theo thời gian theo dõi.
Giải thích:
-Độ dẫn điện theo thời gian của hỗn hợp phản ứng sẽ giảm dần đến mức không đổi. Vì
theo phương trình phản ứng:
NaOH + CH
3
COOC
2
H
5


CH
3
COONa + C
2

) . Phản ứng xảy ra với lượng NaOH giảm dần và CH
3
COONa tăng dần.
Nhưng vì CH3COONa có độ dẫn điện nhỏ hơn NaOH (vì nó là một muối của bazo
mạnh với 1 acid yếu) nên độ dẫn điện của hỗn hợp dung dịch ở thời điểm (t+60) sẽ
nhỏ hơn độ dẫn điện của hỗn hợp dung dịch ở thời điểm t.
* Ảnh hưởng của tỷ lệ lưu lượng dòng nhập liệu và thời gian lưu đến hiệu suất
làm việc của thiết bị:
Theo phương trình:

Af 0
0 Af Af
.
.(1 ).( )
A
A
X XV
k
v C X M X


 
 

-Ta thấy rằng khi thời gian lưu tăng thì hằng số tốc độ phản ứng giảm do đó hiệu suất
của thiết bị giảm (do tồn tại vùng tù trong thiết bị).
Khi tỷ lệ lưu lượng M tăng thì

giảm dần đến k tăng do đó hiệu suất của thiết bị sẽ
tăng nhưng chỉ đến một giới hạn nhất định lúc đó M có tăng thì k lại giảm. Bằng khảo
Bài 4: Hệ thống phản ứng khuấy trộn gián đoạn đoạn
nhiệt
Ngày thực hành: 6-12-2010
Sinh viên: Ngô Mạnh Linh
Mã số: 08097421
Lớp thực hành: Tối thứ 5, 6
Tổ thực hành: Tổ 1

Điểm: Lời phê của thầy:


t (s)

T (
o
C)

0

0

30.1

30

900

40.9

60

1800

40.8

1

30

29.8


3

90

30.3

33

990

41.7

63

1890

40.2

4

120

30.7

34

1020

42.0


36

1080

42.4

66

1980

40.1

7

210

31.9

37

1110

42.7

67

2010

39.8


69

2070

39.6

10

300

33.2

40

1200

43.1

7
0

2100

39.6

11

330

33.7


13

390

34.6

43

1290

43.6

73

2190

39.2

14

420

35.0

44

1320

43.7


46

1380

43.9

76

2280

39.0

17

510

36
.2

47

1410

43.9

77

2310


40.9

79

2370

38.6

20

600

37.4

50

1500

41.0

80

2400

38.3

21

630


38.2

23

690

38.5

53

1590

41.3

83

249
0

38.2

24

720

38.9

54

1620


39.6

56

1680

41.4

86

2580

38.1

27

810

40.0

57

1710

41.4



Bảng 2: Số liệu thể tích H
2
SO
4
và nhiệt độ của phản ứng.
STT V
H2SO4
T (
o
C)
1 0
41.4

2 10
40.8

3 15
40.1

4 20
39.6

5 25
39

6 30
38.6

7 35

Tính nồng độ ban đầu C
0
của anhydrit acetic:

dd
0
10. . % 10.1,082.98,5 25
. . 2,11
102 125
pha
V
d C
C
M V
   (M)
Tính biểu thức:
0 0
0 0
0 0
. .
T T T T
C C
C T T


 
 

 


. .
dT
E
dt
A
R T
T T T T
C C
C T T


 
 
 

 

 

Nên khi vẽ
0 0
0 0
0 0
ln
. .
dT
dt
T T T T
C C
C T T

7,6235.10
A e
 
  

Nồng độ axit sunfuric: C
H2SO4
= 0
3.3. Trường hợp đã cho 10 ml H
2
SO
4
:
Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,1551.x - 7.7977
0,1551
E
R
  
0,1551.8,314 1,2895
E
    
(J/mol) (với R=8.314 J.mol
-1
.độ
-1
)
7,7977 4
4,1068.10
A e
 

3,4244.10
A e
 
  
Nồng độ axit sunfuric:
2 4
15
0,1. 0,010714
15 125
H SO
C  

(M)

3.5. Trường hợp đã cho 20 ml H
2
SO
4
:
Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,193.x - 7.802
0,193
E
R
  

0,193.8,314 1,6071
E
    
(J/mol) (với R=8.314 J.mol
-1