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液相反応: しょ糖

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化学反応は反応速度を高め、コンバージョンを改善するために触媒を用いた原子炉の様々 なタイプで遂行されます。反応速度は、温度に依存したがってそれは強く熱伝達によって影響を受けてです。また、反応速度が物質移動によってもたらされるは、反応は触媒表面に供給される反応の率より速く起こることができないので。したがって、充填層反応よくより優先されますバッチ炉急速な熱伝達がより可能になります。このビデオでは充填層反応器内の単純な反応の反応速度を解析しました。原子炉は、実際のシステムが期待されていることからしばしば逸脱論として実際の反応順序と親の速度定数を決定するために異なる条件下で運営されています。

充填層反応器のモデルを合計している多くの均等に大きさで分類された CSTRs のシリーズ充填層反応器のボリュームと触媒の重量と一致します。このモデルは、タンクのシリーズ モデルと呼びます、この方程式によって与えられます。ここでは、原子炉の数は CA0 は限定反応物質の供給濃度、FAI のデルタは小数の変換制限反応の変化。最後に、RAI は反応速度、必要なタンクの数、N は、タオは滞留時間。触媒反応のフォワード レートは、ほとんど触媒濃度に関して最初の注文と反応物濃度に関して 2 つ未満いくつか肯定的な順序です。ただし、触媒阻害は実際よりも少なく表示されます反応次数を引き起こす反応順序を変更できます。でも反応は、反応次数はゼロに近い表示を引き起こす触媒を抑えることができます。これらの理由から、触媒反応、力法律モデル K 首相は、見かけ速度定数、CA が限定反応物質の濃度、ベータは見掛けの反応順序で説明します。モデルは触媒濃度が一定であることを前提とします。ただし、実習では、触媒を無効にします。従って触媒濃度は、時間の関数としてモデル化する必要があります。次のデモンストレーションで固体触媒および液相反応製品に典型的な反応の反応速度を発揮します。反応には、ブドウ糖と果糖のしょ糖と呼ばれるにショ糖の内訳が含まれます。反応は通常最初順序スクロースし触媒サイトを考慮。速度定数は熱・物質移動、流速、温度、触媒の活性化によってもたらされます。したがって速度定数は、特定のシステムの実験的決定されます。今では我々 は、タンクのシリーズ モデルと反応速度を推測する方法を議論して、手順自体を見てをみましょう。

開始する前に、装置を理解します。スケマティックの生成にアクセスするメニュー項目単位からパーマを選択します。この実験では、ユニットは、分散制御システムを使用して運営されています。ベッド数 1 つ、オーガニック タンク、ポンプとのみ T505 温度コント ローラーが使用されます。トレンド 50、すべてのデータを選択することによって時間に関して重要なプロセス変数を入手し、スプレッドシートに収集することができます。今、入口を開くし、触媒反応器ベッド ナンバーワンにバルブを終了します。コントロール バルブ F531 とオン/オフ弁 D531、市の水の供給だけでなく、他のベッドに入口と出口の値が閉じられていることを確認します。

2 リットル タンクに希薄な酸を追加します。一定の速度に給水ポンプをオンにし、毎分 40 に 70 ミリリットルの目的フローを取得する浮子式流量計を設定します。浮子式流量計は、流れのこの範囲を到達できない場合、フィード ポンプの速度を上げます。スルホン酸の陰イオンとの相互作用は、ナトリウムやカルシウムなどの陽イオンを交換することによって触媒を再生成する脱イオン水の酸性とし、約 200 ミリリットルをフィードします。次に、フィードのショ糖液を準備し、オーガニック タンクに 1 リットルを加えます。ポンプをオンにします。ポンプと、浮子式流量計のスピード コント ローラーを使用すると、必要に応じて速度フローを調整できます。自動 50 ° c のセット ポイントを選択し T505 温度コント ローラーを設定します。システムが 50 度に達したら、最終的な温度は、反応を行って通常 60 度にセット ポイントを移動します。

まず、試験管を使って反応開始前にショ糖のサンプルを持っている最初のフィードの少なくとも 25 ミリリットルを収集します。2 つのベッドの滞留時間が経過し、10 分間隔であるドレインで 25 ミリのサンプルの 2 つのセットを収集するまで待ちます。これらのサンプルは、ポラリ メーターによる分析します。原子炉のシャット ダウンを開始するには、ゼロ出力に T505 を設定します。温度が降下を始め、一度原子炉をシャット ダウン、一人ベッドにブロック バルブを閉じます。今、ポラリ メーターを使用して、サンプルを分析します。旋光計は、炭水化物は光学異性体であり、ある程度偏光を回転させるために使用されます。ショ糖ブドウ糖溶液中、右側にライトが回転し、果糖が負の値を与える左に回転します。ナトリウム ランプを点灯、黄色の光が見られるまで待ちます。制服ダーク フィールドが、ダイヤルのゼロの位置で表示。チューブに反作用のサンプルの 25 ミリリットルを転送し上向きアイピースに近い電球偏光計にそれを配置し、カバーを閉じます。反作用のサンプルは、偏光を回転させる場合、明暗の縞をレンズを通して観察できます。ダイヤルを回して、縞は消え、均一の暗い領域を明らかにします。ブラック ダイヤルとショ糖の分数の変換を決定する虫眼鏡を通して回転角度を読むバーニア スケールを使用してフォーカスを調整します。

今充填層反応器によるショ糖の小数部の変換率の定数決定法を見てみましょう。各砂糖の特定回転 D は文献で見つけることができ、測定の回転と濃度に相関しています。濃度は、小数の変換を決定する使用されます。このデータはここでは、表示の回転角度に対してプロットされます。スクロース濃度が高いほど、回転の正度が高い。反応が進行してショ糖をブドウ糖と果糖に変換すると回転の肯定的な角度が減少します。今摂氏 60 度しょ糖の反応速度を見てをみましょう。触媒の最初の順序の扶養家族を無視する各供給濃度の擬似最初順序定数 K 総理を計算します。2 番目の注文速度定数 K の 2 つを与える触媒の濃度で擬似最初順序率の定数を割って触媒の最初の順序の依存性のため、アカウントします。取得したデータの実際の反応次数を決定するには、開始 w. 触媒の重量に対する充填層反応器の一般化されたほくろバランス各反応次数の方程式を決定します。非線型回帰を使用して、データをこれらの方程式に適合し、適合性を評価するため誤差の 2乗の和を決定します。今最初順序の反作用のためのタンクのシリーズ モデルにデータをフィットし、必要なタンクの数を決定します。反応が理想的な充填層反応器動作から逸脱することを示唆しているタンクの小さい数が計算されます。これは最も可能性の高い軸方向混合と炉内温度の変動に起因します。最後に、最初など、さまざまな運動の注文の反応挙動を比較することができます、2 番目の注文パック 2 つのタンクから成る最初と 2 番目の順序でのタンク シリーズ モデルとベッド炉モデル。15 重量パーセント, ショ糖の既知のデータ ポイントと一致、最初順序充填層反応器モデルの詳細小数の変換が密接に観察された動作を表すは明らかです。

固体触媒は、彼らは最も重要なフィールドの 1 つを現代の技術として幅広いアプリケーションと原子炉のセットアップで使用されます。流動層反応器は、液体で中断される固体触媒を利用しています。流体、通常ガスまたは液体はそれらを中断し、液体のように振る舞うように十分に高い速度で固体触媒粒子を介して渡されます。原子炉のこれらのタイプは、多くの異なるアプリケーションであるリグノ セルロース系バイオマスの熱分解のため使用できます。この過程で、バイオマスの熱分解は酸素バイオ オイルの結果発生します。触媒性能作動温度反応を用いて測定できる条件によって異なります。温度反応にはリアクター排水の連続監視と反応温度の着実な増加が含まれます。パフォーマンス、温度の最適な動作温度の測定を可能にする相関しています。

ゼウスの触媒反応のための充填層リアクター入門を見てきただけ。反応の動態を分析する方法とタンクのシリーズ モデルを使用して動作をモデル化する方法を理解する必要があります今。見ていただきありがとうございます。

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