【正文】 ；(5) 計(jì)算NaCl的含量。 “1”點(diǎn)配料計(jì)算取總干鹽量50g，則（倍）故：“b”點(diǎn)配料計(jì)算 稱取鉀芒硝的量（單位：g）：鉀芒硝分子量：比例式：故應(yīng)稱取氯化鉀的量（g）：比例式：故應(yīng)稱取水的量（g）：制備K2SO4的實(shí)驗(yàn)裝置示于圖6，制備方法如下：(1)加熱水浴25℃，按相圖用杠桿原理或用R、P、g的溶解度數(shù)據(jù)計(jì)算物系點(diǎn)a、b所需各自原料量，干鹽總量不超過50g；(2)按物系點(diǎn)計(jì)算出所需的Na2SOKCl、W(H2O)、g(復(fù)鹽)、P(鹽溶液)、R(鹽溶液)的量，用臺秤稱量；(3)開攪拌器，先加少量水于反應(yīng)器中，然后依據(jù)不同反應(yīng)依次加入KCl、g(復(fù)鹽)、Na2SO4，最后把所余的水全部加入，記溫度、時(shí)間，反應(yīng)3—4小時(shí)；(4)反應(yīng)結(jié)束后，鹽漿用真空系統(tǒng)過濾，收集固體和液體，并用臺秤稱量，關(guān)閉反應(yīng)體系和真空體系；(5)用分析天平稱固、液樣品，用重量法測定固、液體中K+含量，用容量法測固、液中的Cl、SO4=含量；(6)根據(jù)分析結(jié)果計(jì)算K2SO4中K+、Cl、SO4=的含量，鉀芒硝中K+、Cl、SO4=的含量，K+的收率。3K2SO4+ K2Cl2+W2174。 Na2SO4表5 在100℃時(shí)各離子J值體系點(diǎn)C100℃1246 直接法的反應(yīng)過程為：Na2SO4+K2Cl2+W174。3K2SO4；WWWW4—H2O；RRRR、P—鹽溶液。把鉀芒硝和鹽溶液3反復(fù)使用，并結(jié)合25℃和100℃的相圖，理論上鉀的收率可達(dá)100％。由于溶液4處于100℃時(shí)NaCl結(jié)晶區(qū)內(nèi)，故析出NaCl，過濾得NaCl和C100℃的鹽溶液。此工藝在間接法的基礎(chǔ)上回收R鹽溶中的NaCl和鉀芒硝g。在25℃時(shí)相圖R、P和g點(diǎn)離子J值示于表4。W3為增加或減少的水量，R為含Na+、SO4=、K+、CH2O飽和鹽溶液。Na2SO4”，反應(yīng)式為P+Na2SO4177。間接法制備硫酸鉀，理論上鉀的收率可達(dá)58％左右。3K2SO4與KCl和H2O配制至圖1的 “b” 點(diǎn)，反應(yīng)式為g+2KCl+W2174。3K2SO4稱為鉀芒硝，用點(diǎn)g表示。 Na2SO4制備過程分兩步進(jìn)行。直接法制備硫酸鉀，理論上鉀的收率在26～29％之間。將配料組成點(diǎn)設(shè)計(jì)在圖1中的“a”點(diǎn)，其反應(yīng)為Na2SO4+2KCl+W174。圖4 測定相平衡數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖1—精密溫度計(jì)；2—攪拌器；3—相平衡管；4—恒溫水浴 3 硫酸鉀制備 制備工藝對相圖進(jìn)行分析，可以提出三種生產(chǎn)K2SO4工藝路線：直接法，間接法和閉接法。（2）R點(diǎn)配料的計(jì)算由表1中R點(diǎn)的溶解度數(shù)據(jù)，1000mol水中溶解的各固鹽的總克數(shù)為實(shí)驗(yàn)中稱取各固鹽的總量為20g，故縮小的比例為（倍）由此可得各固鹽的理論加入量 為構(gòu)造互成平衡的固液兩相，取小數(shù)點(diǎn)后一位，用小臺秤稱量，即 水無需過量，按理論量加入 （3）P點(diǎn)配料的計(jì)算表1中P點(diǎn)，1000mol水中溶解的各固鹽的總克數(shù)為稱取固鹽總量20g時(shí)，縮小比例為（倍）由此可得各固鹽的理論加入量： 同理，測定相平衡數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，制備方法如下：(1) 加熱水浴至25177。因此，在配料時(shí)，實(shí)際稱量的固鹽量和水量應(yīng)按表1的溶解度數(shù)據(jù)成比例地進(jìn)行縮小。必須指出，表1所載的溶解度數(shù)據(jù)是25℃時(shí)1000mol水中溶解的固鹽的mol數(shù)。水鹽體系相平衡數(shù)據(jù)的測定過程，就是要在實(shí)驗(yàn)條件下建立互成平衡的固液兩相，然后對固相和液相的組成進(jìn)行測定（主要是測定液相組成），并和表1所示的文獻(xiàn)值進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證文獻(xiàn)值的正確性。3K2SOKCl、NaCl和K2SO4結(jié)晶區(qū)。10H2O結(jié)晶區(qū)FHRGF：Na2SO4結(jié)晶區(qū)HRJKBH：NaCl結(jié)晶區(qū)EGRJPME：Na2SO4如法炮制，即可繪得圖3中的E、G、J、P、M和N各點(diǎn)，連點(diǎn)成線，得25℃溶解度曲線，即相圖。表2 按等當(dāng)量關(guān)系整理后的R點(diǎn)溶解度數(shù)據(jù)化合物K2Cl2Na2Cl2Na2SO4H2OTS因次molmolmolmol℃固相數(shù)量100025NaCl+Na2SO4+Na2SO4—工藝分析線段將表1中R點(diǎn)溶解度數(shù)據(jù)按等當(dāng)量關(guān)系整理，示于表2。3K2SO4N點(diǎn)100025K2SO4+KClF點(diǎn)100025Na2SO410H2O+NaK3(SO4)2+Na2SO4R點(diǎn)100025Na2SO4+ NaCl+Na2SO4表1 K+、Na+、CSO4=—H2O體系溶解度數(shù)據(jù)化合物KClNaClNa2SO4K2SO4H2OTS分子量14217418因次molmolmolmolmol℃E點(diǎn)100025Na2SO4K+、Na+、CSO4=—H2O體系復(fù)分解反應(yīng)方程式為 (4)按等當(dāng)量關(guān)系，也可寫成 (5)對于K+、Na+、CSO4=—H2O體系，實(shí)測的溶解度數(shù)據(jù)示于表1，由表中數(shù)據(jù)標(biāo)繪的相圖示于圖1。即，一個(gè)液相，三個(gè)固相。即在某一恒定的溫度下，使一定組成的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)達(dá)到相平衡，然后直接測定液相的組成，并鑒定與液相呈平衡的固相組成，從而獲得相平衡數(shù)據(jù)。使實(shí)驗(yàn)者掌握化工產(chǎn)品的開發(fā)過程和基本方法。繪制相圖所需的溶解度數(shù)據(jù)通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定[1]。工業(yè)上以鹽礦、鹽湖、地下鹵水、海水為原料進(jìn)行化工產(chǎn)品的加工，都需要水鹽體系相圖的指導(dǎo)。附錄 我國乙酸丁酯的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB372891）指標(biāo)名稱優(yōu)等品一等品合格品色度（鉑鈷），號 ≤101020密度，（20℃），g/cm3乙酸丁酯含量，% ≥水分，% ≤酸度（以CH3COOH計(jì)），%蒸發(fā)殘?jiān)? ≤ 實(shí)驗(yàn)3 水鹽體系相平衡測定及硫酸鉀制備水鹽體系相圖是以水和各種鹽類組成的體系為對象研究相組成的表達(dá)方法及其變化規(guī)律。6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 （1）計(jì)算反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率與乙酸丁酯的收率并做簡要評價(jià)。4 實(shí)驗(yàn)方案討論 在預(yù)約的實(shí)驗(yàn)前一周進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案討論，實(shí)驗(yàn)方案通過后方可進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)。（6）安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。（4）確定氣相色譜分析條件及分析方法。（2）設(shè)計(jì)精制方案、繪制精制流程圖。鼓勵(lì)選用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法；②選擇反應(yīng)方式：即選擇間歇反應(yīng)、連續(xù)反應(yīng)或半連續(xù)反應(yīng)；③如選擇反應(yīng)精餾，塔釜為500ml；其他方法，反應(yīng)器為250ml。分離提純可采用物理、化學(xué)方法。 酯化反應(yīng)是一可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡后，酯的生成量就不再增加，為了提高酯的產(chǎn)量，可加過量的乙酸或丁醇，或不斷從反應(yīng)混合物中將所生成的水除去，以促使平衡向正向反應(yīng)進(jìn)行。 脂肪酸與脂肪醇脫水合成酯的方法是最基本最成熟的酯化方法。2 實(shí)驗(yàn)原理 酯的制備途徑很多，其反應(yīng)式如下：① RCOOH + R’CH2OH —→ RCOOCH2R’+ H2O② RCOOR’ + R”CH2OH —→ RCOOR” + R’CH2OH③ RCOOR’ + R”COOH —→ RCOOR” + R’COOH④ RCOCL + R’OH —→ RCOOR’ + HCl⑤ (RCO)2O + 2R’OH —→ 2RCOOR’ + H2O⑥ RCOOR’ +R”COOR”’ —→ RCOOR”’ + R”COOR’⑦ RCOONa + R’Cl —→ RCOOR’ + NaCl
其中，①為有脂肪酸與脂肪醇的直接脫水反應(yīng)；②和③為脂肪酸酯與脂肪醇或脂肪酸置換生成新酯的反應(yīng)；④為脂肪酸酰鹵和醇的反應(yīng)；③為兩種酯之間的酯交換反應(yīng)；⑥為脂肪酸酐與醇的反應(yīng)；⑦為脂肪酸鹽與鹵代烷的反應(yīng)。 （2）學(xué)會(huì)組織全流程實(shí)驗(yàn)，并獲得高純度的產(chǎn)品。盡管化工生產(chǎn)中產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)方法各異，但共同的特點(diǎn)是都包括有反應(yīng)和分離提純。這些產(chǎn)品與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等的發(fā)展，以及國防、文教、衛(wèi)生和人民生活都有著密切的關(guān)系。參考文獻(xiàn)（1）尹芳華，李為民. 化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ). 北京：中國石化出版社，2000年（2）房鼎業(yè)，樂清華，. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000年實(shí)驗(yàn)2 乙酸丁酯的合成及精制有機(jī)化工產(chǎn)品是最終產(chǎn)品的原料，它是決定最終產(chǎn)品品種、數(shù)量、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的重要條件。⑷ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析討論：①將停留時(shí)間測試數(shù)據(jù)的處理結(jié)果與全混反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器相比較，分析單釜和串聯(lián)反應(yīng)器的返混情況； ②全混反應(yīng)器單釜和三釜串聯(lián)的蔗糖水解計(jì)算結(jié)果加以比較并加以討論；③將在單釜和三釜串聯(lián)的蔗糖水解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括出口濃度和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率等與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較及分析討論。8 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告是為了更好地掌握本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也是為今后撰寫科技論文打下良好基礎(chǔ)。7 預(yù)習(xí)報(bào)告要求理想反應(yīng)器、反應(yīng)器停留時(shí)間分布及其及其數(shù)學(xué)模型，停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系，反應(yīng)器的串聯(lián)對返混和化學(xué)反應(yīng)的影響，都是化學(xué)反應(yīng)工程教材中的重要內(nèi)容，對照實(shí)驗(yàn)教材，預(yù)習(xí)反應(yīng)工程中的有關(guān)內(nèi)容。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的無因次散度在0～1之間。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出無因次散度，由散度的大小即可判斷反應(yīng)器的返混程度或接近全混反應(yīng)器的程度。由實(shí)驗(yàn)測得停留時(shí)間分布密度后即可由上式計(jì)算出平均轉(zhuǎn)化率，將計(jì)算出的轉(zhuǎn)化率與實(shí)際轉(zhuǎn)化率比較。因?yàn)橐患壏磻?yīng)進(jìn)行的程度僅與反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，所以在獲知物料停留時(shí)間后即可確定反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)旋光儀所測得的出口濃度和進(jìn)口濃度，即可算出實(shí)際的轉(zhuǎn)化率。旋光儀的使用方法見附錄。每隔2min取樣測定一次樣品旋光度，當(dāng)連續(xù)3次的樣品旋光度一致時(shí)該次測定結(jié)束，由最后的樣品旋光度確定水解反應(yīng)率（為什么？）。調(diào)節(jié)攪拌速度，準(zhǔn)備好取樣瓶。開啟蠕動(dòng)泵向反應(yīng)器進(jìn)料，按表1調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵流量。先配置5L蔗糖溶液和3L酸催化劑溶液，分別倒入酸槽和蔗糖槽。當(dāng)曲線逐漸平穩(wěn)回到基線位置時(shí)，該次測定結(jié)束。當(dāng)計(jì)算機(jī)顯示器顯示的電導(dǎo)率信號為直線（基線）時(shí)，方可脈沖進(jìn)樣檢測。測定停留時(shí)間分布的步驟：將自來水加入水槽，待有流體經(jīng)溢流管溢出時(shí)，將轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)至所需流速。5 實(shí)驗(yàn)步驟 停留時(shí)間分布的測定首先將自來水加入水槽，標(biāo)定反應(yīng)器有效體積后即可進(jìn)行測定實(shí)驗(yàn)。由恒溫槽送出的恒溫水控制反應(yīng)器的溫度。流出反應(yīng)器的物料溫度由溫度計(jì)測定，示蹤物采用電解質(zhì)KCl,在出口設(shè)置電導(dǎo)電極測定出口物料的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率信號輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對信號進(jìn)行處理。由實(shí)驗(yàn)得到的V(t)—t曲線換算為停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)與時(shí)間t的關(guān)系式，適用于處理以電訊號表示示蹤物濃度變化時(shí)停留時(shí)間的分布數(shù)據(jù)。溶液濃度C(t)與電訊號V(t)的關(guān)系式為C(t)=μ′V(t) ﹙10﹚式中μ′為常數(shù)。KCl電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系為 CKClλKCl=KKCl ﹙9﹚式中，CKCl為KCl的濃度；λKCl為KCl的摩爾電導(dǎo)；KKCl為KCl的電導(dǎo)率。顯然，若測知示蹤物濃度隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系C(t)，即可得到停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)隨時(shí)間的變化。停留時(shí)間介于t和dt間的示蹤物物料量QE(t)dt，將在t和t+dt間流出反應(yīng)器。蔗糖水溶液以一定的進(jìn)料速度進(jìn)入反應(yīng)器，產(chǎn)物以相同的速度從反應(yīng)器流出，保持反應(yīng)器內(nèi)物料體積恒定后，向反應(yīng)器中加入一定量的示蹤物，分析示蹤物的濃度隨時(shí)間的變化。因而可通過測定的αt直接由(6)式算出CA?？蓪?5)式改寫為 CA＝Fαt－Fα∞＝Fαt－B (6)從上式可以看出，對于一定初始濃度和PH值的蔗糖溶液來講，隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行，通過測定溶液的旋光度，即可通過（6）式計(jì)算出溶液中的蔗糖濃度，因此可算出相應(yīng)水解產(chǎn)物的濃度。溶液的旋光度為溶液中各組分旋光度之和。角后轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮?。D表示所用光波為鈉黃光，其波長為589nm；正值表示右旋（使偏振面順時(shí)針偏轉(zhuǎn)），負(fù)值表示左旋（偏振面逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)）。176。蔗糖及其水解產(chǎn)物都為旋光物質(zhì),其比旋光度分別是。停留時(shí)間分布的表示方法有兩種，一種稱為分布函數(shù)F(t)，其物理意義是停留時(shí)間小于t的粒子所占的分率；另—種稱為時(shí)間分布密度因數(shù)E(t)，其物理意義是停留時(shí)間為t的粒子的概率。返混程度的大小，一般很難直接測定，通常是利用物料停留時(shí)間分布的測定來研究。二者分別描述了連續(xù)式反應(yīng)器的兩種極端情況，而實(shí)際反應(yīng)器的返混狀況介于二者之間。連續(xù)操作的理想反應(yīng)器有2種，即平推流反應(yīng)器和全混反應(yīng)器。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)測定單釜反應(yīng)器和串聯(lián)反應(yīng)釜的停留時(shí)間分布；⑵將停留時(shí)間測試數(shù)據(jù)的處理結(jié)果與全混反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器相比較，分析單釜和串聯(lián)反應(yīng)器的返混情況；⑶根據(jù)停留時(shí)間測試數(shù)據(jù)的處理結(jié)果和蔗糖水解的化學(xué)反應(yīng)速度方程式計(jì)算反應(yīng)器出口濃度和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，與全混反應(yīng)器單釜和三釜串聯(lián)的計(jì)算結(jié)果加以比較；⑷在單釜和三釜串聯(lián)的實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行蔗糖水解實(shí)驗(yàn)，測定出口反應(yīng)產(chǎn)物的旋光度，將出口濃度和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與上述計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較及分析討論。在由小試到中試到工業(yè)生產(chǎn)的放大過程中，研究放大過程中液相停留時(shí)間分布（RTD）的變化規(guī)律