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液相反応: しょ糖

概要

ソース: ケリー ・ m ・ ドゥーリーとマイケル g. ベントン、工業化学科、ルイジアナ州立大学、バトン ルージュ, ルイジアナ

バッチと連続流反応器は、触媒反応で使用されます。固体触媒および連続的な流れを使用して、パックされたベッドは、最も一般的な構成です。充填層のような原子炉は、"流れ"をプラグインとして広範なリサイクル ストリームがない場合は、通常モデル化します。他の最も一般的な連続炉、撹拌槽、完全に混合すると仮定されます。1充填層反応器の有病率の理由の一つは、ほとんどの攪拌槽の設計とは異なりリアクター容積の比率に大きい壁領域はより急速な熱伝達を促進すること、です。ほぼすべての原子炉の熱の追加または撤退場所を取る望ましい反作用の温度を制御する必要があります。

簡単な 1st注文以上に複雑、2nd順序、教科書など反応触媒反応の速度論が多い。反応速度は物質移動の率によっても影響されます - 反応はどの反応が表面または製品を削除する - レートに供給されると熱伝達率より速く起こることができません。これらの理由から、実験、大規模な設備を設計する前に反応速度を決定するために必要なほとんど。この実験では、このような実験を行う方法および反応速度式と速度定数を見つけることによってそれらを解釈する方法を探る。

この実験では、しょ糖の動態を決定する充填層反応器の使用について説明します。この反応は、液相反応物質と製品固体触媒によって特徴付けられるそれらの典型的です。

ショ糖 → グルコース (ブドウ糖) + fructose(1)

充填層反応器は、滞留時間に関連し、バッチ反応器経過時間に似ています、宇宙の時間を制御する流量で運営されます。固体酸触媒は、他のイオンの存在のためプロトンを交換することによって準備最初。原子炉は反応の流れを所望の温度 (等温操作) に加熱されます。温度が平衡、製品サンプリングが開始されます。サンプルは、旋光計、旋光を測定によって分析されます。混合物の旋光は反応ショ糖および明白な速度定数に関して、反応の順序を決定する使用して標準的な動態解析におけるショ糖の変換に関連付けることができます。-ない軸方向混合 (プラグ流) 対いくつか軸方向混合 (シリーズの撹拌槽) - 流体力学の動態に及ぼす影響をも分析します。

手順

触媒のプロパティ: サイズ = 20-40 メッシュ重量 = 223 g。含水率 = 30 wt %;。見掛け (かさ) 密度 = 1.01 g/ミリリットルです。酸部位濃度 = 4.6 モル酸サイト/g 乾燥重量;面積 50 m2/g; =macroporosity (猫の孔隙量/排出量) = 0.34;平均孔径 = 80 nm。ユニットの P & ID ダイアグラムを図 2に示します。この実験だけベッド #1 有機物タンク、ポンプ、浮子式流量計が使用されます。サンプルは上のドレインで収集されます。T505 は温度コント ローラーです。

Figure 1
図 2.装置 (制御システム インターフェイス) の P & I

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結果

3p-d-11 充填層反応器内の反応後ショ糖の小数部の変換を決定します。3 つの異なるスクロース フィード前旋光計校正は図 3に示します。

Figure 3
図 3.回転角度と異なる供給濃度のショ糖の小数部の変換の関係

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申請書と概要

反応がで明白な順序の n > 1 に期待どおりに動作しません。実際の原子炉のような逸脱を引き起こす可能性が現象の軸方向混合による理想的な PFR の行動からの偏差によって提案されるタンクのシリーズ モデルへのフィッティングでは、完璧な PFR のタンク - 数が少ない事実 N は少なくとも 6 をする必要があります。.このような逸脱は、流れ (いくつかの水が原子炉の気化) 多相の場合に特に?...

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参考文献
  1. J. Sauer, N. Dahmen and E. Henrich. "Chemical Reactor Types." Ullman's Encycylopedia of Industrial Chemistry (2015). Web. 15 Oct. 2016.
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0:07

Overview

1:04

Principles of Reaction Kinetics in Packed Bed Reactors

3:26

Packed Bed Reactor Start-up

4:21

Catalyst Regeneration and Sucrose Feed

5:27

Sample Collection and Polarimeter Analysis

7:07

Results

9:29

Applications

10:37

Summary

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