CHIMICA INDUSTRIALE. IC138D - Reattore Modulare da Banco

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1 CHIMICA INDUSTRIALE IC138D - Reattore Modulare da Banco 1. Generalità L unità didattica IC138D, che permette di svolgere esperienze su diversi tipi di reattori, comprende le seguenti apparecchiature: Unità di Base (Cod ) Reattore Continuo Serbatoio Miscelato (Cod ) Reattore Tubolare (Cod ) Reattore Discontinuo (Cod ) Reattori Miscelati in Cascata (Cod ) SAD/IC138D Sistema Automatico di Acquisizione Dati per IC138D (Cod ) - (opzionale) DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

2 2. Descrizione e composizione Unità di Base (Cod ) L unità di base permette di mantenere la temperatura acqua al valore desiderato per l esecuzione dell esperienza. Essa si compone di: vasca termostatata in acciaio inox, capacità 4 l; pompa di ricircolo; telaio di supporto in acciaio AISI304; conduttivimetro per la misura sia della conducibilità sia della temperatura dell acqua. Reattore continuo serbatoio miscelato (Cod ) Si tratta di un reattore operante in condizioni continue: i reagenti vengono alimentati ed allontanati dal reattore in continuo (vedi fig.1). Il reattore è caratterizzato dall assenza di miscelazione assiale e si assume che composizione e temperatura evolvano solamente lungo la coordinata assiale (assenza di gradienti radiali) Principio di funzionamento - Legenda 1. Reattore 2. Volume reazione 3. Uscita prodotto 4. Ingresso acqua calda 5. Uscita acqua calda 6. Reagenti 7. Agitatore 3 L unità si compone di: Fig. 1 Reattore continuo serbatoio miscelato reattore (serbatoio termostatato), capacità 2 l (circa); serpentina di riscaldamento in acciaio inox; agitatore in acciaio inox. L unità permette le seguenti esperienze: determinazione i parametri cinetici di una reazione chimica; studio della fluidodinamica del sistema mediante le curve distributive dei tempi di permanenza; studio dell influenza dei principali parametri operativi (volume di reazione, portata, temperatura) sulla conversione dei reagenti. Page 2

3 Reattore tubolare (Cod ) Si tratta di un reattore operante in continuo (vedi fig.2). Nell ipotesi di perfetta miscelazione all interno del reattore, la composizione del flusso di prodotto può essere considerata equivalente a quella del reattore, il che permette le misure di conversione. C A0 C Aout Q Q Fig. 2 - Reattore Tubolare Principio di funzionamento L unità si compone di: reattore, capacità 3,6 l (circa); serpentina di riscaldamento in teflon; agitatore in acciaio inox. L unità permette le seguenti esperienze: determinazione i parametri cinetici di una reazione chimica; studio della fluidodinamica del sistema mediante le curve distributive dei tempi di permanenza; studio dell influenza dei principali parametri operativi (volume di reazione, portata, temperatura) sulla conversione dei reagenti. Reattore Discontinuo (Cod ) Si tratta di un reattore operante in condizioni discontinue: i reagenti vengono alimentati nel reattore e portati alla temperatura di reazione (vedi fig. 3). Al variare del tempo di residenza nel sistema si possono raggiungere differenti valori di conversione. Si possono raggiungere condizioni adiabatiche per mezzo di uno strato isolante che ricopre il reattore. 5 Principio di funzionamento - Legenda Reattore 2. Volume reazione 3. Ingresso acqua calda 4. Uscita acqua calda 5. Agitatore Fig. 3 Reattore discontinuo

4 L unità si compone di: reattore, capacità 2 l (circa); serpentina di riscaldamento in acciaio inox; agitatore in acciaio inox. L unità permette le seguenti esperienze: studio della dinamica di un reattore discontinuo in funzione del tempo di residenza e delle caratteristiche dell agitazione; determinazione della stechiometria di reazione; determinazione dell entalpia di reazione e dei parametri cinetici di una reazione chimica. Reattori continui miscelati in cascata (Cod ) Si tratta di una serie di reattori operante in continuo e a regime in condizioni stazionarie; un agitatore mantiene in ciascun reattore condizioni di uniformità all interno del volume di reazione (vedi fig. 4). L unità si compone di: n. 3 reattori, capacità 0,8 l (circa) ciascuno; agitatori in acciaio inox. L unità permette le seguenti esperienze: studio della dinamica di un sistema di reattori a perfetta miscelazione in serie in funzione del tempo di residenza in ciascun reattore; studio della fluidodinamica del sistema mediante le curve distributive dei tempi di permanenza; studio dell influenza della portata; studio di una reazione chimica in un sistema di due o tre reattori. Fig. 4 Reattori continui miscelati in cascata 3. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220V monofase, 50/60 Hz; 1,5 kw 4. Pesi e dimensioni Dimensioni: 800 x 400 x 500 h mm Peso: 50kg Page 4

5 OPZIONALE SAD/IC138D Sistema Automatico di Acquisizione Dati per IC138D Cod Generalità Il sistema di acquisizione dati SAD/IC138D permette di acquisire ed analizzare su Personal Computer in tempo reale i dati caratteristici del Reattore Modulare da Banco, consentendo il monitoraggio dell impianto ed offrendo un valido strumento per lo svolgimento delle esercitazioni. 2. Composizione Unità di condizionamento segnali e conversione A/D. Software per Windows di acquisizione ed analisi dati. 3. Descrizione Lo strumento per la misura della conducibilità, montato a bordo macchina, è dotato di uscita analogica che viene inviata nell unità di condizionamento segnali e conversione A/D. Unità di condizionamento segnali e conversione A/D L unità consente la conversione dei segnali forniti in segnali standard adatti alla successiva conversione A/D. La conversione A/D avviene su 12 bit con una frequenza di campionamento dell ordine di 10 khz. L unità è collegabile ad un Personal Computer per via USB. Software di acquisizione ed analisi dati Il software di acquisizione ed analisi opera in ambiente MS-Windows e consente l acquisizione automatica dei segnali forniti dati trasduttori installati sull impianto ed il calcolo di altri parametri. E così possibile il monitoraggio dell impianto attraverso il display sullo schermo, in tempo reale, dei dati acquisiti o calcolati e la gestione di allarmi quando alcuni dei parametri raggiungono valori fuori dal range ammesso. Il software consente di ottenere a video o in stampa i diagrammi dei dati acquisiti in funzione del tempo e i diagrammi previsti nelle esercitazioni. I dati acquisiti o calcolati possono essere salvati su disco in formato ASCII. E inoltre possibile l esecuzione di simulazioni introducendo i dati da tastiera. 4. Configurazione richiesta PC PC min. Pentium con Hard Disk (> 1Gb), scheda grafica SVGA 800x600, Mouse, RAM 32 MB min., una porta seriale USB; MS-Windows NT o successive; Stampante grafica. Fig. 5 Unità di condizionamento segnali e conversione A/D

6 Cod. R00942/I 0207 Ed. 02 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 6

7 CHIMICA INDUSTRIALE IC109D - Reattore a Flusso Tubolare - Cod Generalità L unità didattica IC109D permette lo studio delle reazioni che possono avvenire in un reattore tubolare utilizzando il metodo del flusso tubolare. Il reattore chimico tubolare è molto utilizzato nella pratica industriale sia per la sua semplicità costruttiva sia per la buona resa di conversione che si può ottenere ricircolando la miscela. Il gruppo è stato progettato per realizzare un flusso completamente turbolento all interno del reattore: i due reagenti vengono alimentati in modo continuo e la reazione che si origina è omogenea e pressoché isoterma. Il sistema è stato progettato per studiare reazioni di secondo ordine (ad esempio fra la soda caustica e l acetato di etile) ma permette di studiare reazioni di primo ordine (ad esempio l idrolisi dell anidride acetica). 2. Composizione Reattore tubolare in teflon, volume totale di reazione circa 0,25 l, immerso in un bagno d acqua a temperatura controllata. N 2 vasche di alimentazione, capacità 5 litri, in materiale anti-corrosivo. N 2 pompe peristaltiche di alimentazione, in materiale anti-corrosivo, portata max. 20 l/h. N 2 flussometri, portata massima 0,5 l/h. Termostato di regolazione della temperatura della vasca di termostatazione. Serbatoio di raccolta dei prodotti di reazione, capacità 20 litri. 3. Descrizione La fig. 1 riporta il sinottico generale del gruppo IC109D. Sono facilmente riconoscibili i principali componenti e le temperature rilevate: reattore tubolare; flussometri; serbatoi di alimentazione dei reagenti; serbatoio di raccolta del prodotto di reazione; resistenza elettrica; pompe peristaltiche di alimentazione. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

8 Il principio di funzionamento del gruppo è molto semplice: una quantità nota dei due reagenti viene alimentata in continuo, per mezzo delle pompe peristaltiche, al reattore. Il gruppo permette di variare i parametri operativi, e cioè il tempo di permanenza dei reagenti nel reattore e la temperatura del bagno termostatico, e di verificarne l effetto sulla conversione. 4. Esperienze Studio di una reazione di primo ordine. Studio di una reazione di secondo ordine. Determinazione della costante cinetica della reazione. Effetto del tempo di permanenza nel reattore sulla quantità di prodotto finale. Effetto della temperatura nel reattore sulla quantità di prodotto finale. Effetto della temperatura nel reattore sulla costante cinetica della reazione. 5. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220/240 V monofase, 50/60 Hz. 6. Pesi e Dimensioni Dimensioni: 1000 x 800 x 1000 h mm Peso: 70 kg Sinottico generale A. Reattore tubolare B. Termostato C. Pompa peristaltica reagente 1 D. Pompa peristaltica reagente 2 E. Flussometro reagente 1 F. Flussometro reagente 2 G. Serbatoio alimentazione reagente 1 H. Serbatoio alimentazione reagente 2 I. Serbatoio raccolta prodotti della reazione L. Rubinetto prelievo campioni T1 Temperatura ingresso reagente 1 T2 Temperatura ingresso reagente 2 T3 Temperatura bagno termostatico T4 Temperatura uscita prodotti di reazione Cod. R00201/I 0101 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 2

9 CHIMICA INDUSTRIALE IC61D - Impianto a Reazione Multifunzionale - Cod Generalità L impianto IC61D è un complesso particolarmente versatile, che può funzionare sia come gruppo di reazione sia per sintesi organiche che per distillazione unidirezionale. Con un componente opzionale il gruppo è adatto a realizzare la reazione operando sotto vuoto, con o senza aggiunta di liquido. E disponibile un sistema automatico di acquisizione e analisi dati per Personal Computer, denominato SAD/IC61D che consente il monitoraggio della reazione, l archiviazione su disco e la stampa dei dati sperimentali. Con l impianto viene fornito un manuale didattico sull uso del gruppo che comprende i principi teorici sulle sintesi organiche ed una raccolta di esperienze guidate. 2. Composizione Impianto base (cod ) Dispositivo opzionale per la reazione sotto vuoto (cod ) Sistema automatico di acquisizione dati per Personal Computer SAD/IC61D composto da: - kit trasduttori elettronici e condizionamento segnali scheda di conversione A/D (cod ); - software di acquisizione e analisi dati (cod ). DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

10 3. Descrizione Impianto base L impianto si compone di (rif. Fig. 1): recipiente sferico per reazione capacità 10 lt (A) coperchio adattatore con attacco in centro, e due laterali paralleli, completo di flangia di collegamento (B) termometro a doppia scala adatto sia come termometro per controllo a contatto, sia come termometro per il controllo della temperatura di reazione (C) condensatore con serpentina incamiciata adatto ad essere montato sul gruppo a reazione, come scambiatore o come condensatore distillato, superficie di scambio 1900 cm 2 (D) recipiente sferico per recupero distillato, capacità 2 lt (E) manto calorifico per reattore da 10 litri W (F) regolatore Thyristor per controllo di grandi temperature (G) regolatore Thyristor adatto a funzionare come controllo con termometro a contatto (H) agitatore in inox e motore con controllo della velocità (I) testina per distillazione con termometro (L) rubinetto per lo scarico del reattore a fine reazione (M) recipiente cilindrico per alimentazione capacità 10 lt (N) telaio di supporto in acciaio inox Tutte le parti sono in vetro borosilicato per poter lavorare con una vasta gamma di prodotti e poter rendere l impianto più versatile dal punto di vista didattico. Dispositivo opzionale produzione vuoto (cod ) Permette di creare il vuoto in diversi punti dell impianto per operare con materiali organici termosensibili. Il dispositivo comprende: Pompa a vuoto rotativa completa di accessori e olio di lubrificazione (O) Dispositivo di controllo elettronico del vuoto ad elevata precisione (P) Trappola di separazione tra il dispositivo di controllo del vuoto e la pompa a vuoto (Q) Collettore per la distribuzione del vuoto nei diversi punti della colonna (R) Sistema automatico di acquisizione dati SAD/IC61D Consente di acquisire su Personal Computer, in tempo reale, i principali parametri del processo e di trarre i massimi vantaggi didattici dall impianto IC61D. Il kit trasduttori elettronici e condizionamento segnali (cod ) comprende i trasduttori elettronici per l acquisizione delle seguenti grandezze: temperatura di reazione T1 temperatura dei vapori di reazione T2 temperatura del distillato T3. Tali trasduttori sono delle termoresistenze Pt100 che vengono inserite in diversi punti dell impianto in sostituzione dei termometri compresi nell impianto base. Il sistema esegue quindi il condizionamento dei segnali forniti dalle termoresistenze per adattarli alla scheda di conversione A/D con interfaccia USB. Il software di acquisizione e analisi dati (cod ) opera in ambiente MS-Windows e permette di acquisire su Personal Computer tutte le grandezze in esame durante le esperienze, di elaborarle e di produrre grafici finalizzati alla approfondita comprensione del processo e delle problematiche impiantistiche. Permette inoltre il salvataggio su disco e la stampa dei dati e dei diagrammi ottenuti. Il sistema di acquisizione dati SAD/IC61D richiede un Personal Computer con le seguenti caratteristiche minime: PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA minimo, mouse, RAM 32 MB, porta USB; MS-Windows XP o successivi Stampante grafica. 4. Esperienze Con l impianto IC61D può essere eseguita una vasta gamma di reazioni di sintesi organica, nonché la distillazione dei residui che non hanno reagito. In particolare possono essere eseguite: reazioni tra due reagenti (es. reazioni di nitrurazione, di clorazione ecc.); reazioni tra più di due reagenti (es. ottenimento del metildifenilcarbinolo): reazioni di esterificazione; reazioni di saponificazione. Page 2

11 5. Servizi richiesti Alimentazione elettrica 220/240 V CA monofase - 50/60 Hz kw Alimentazione idrica: 500 l/h 3 bar Scarico acqua 6. Pesi e dimensioni Dimensioni: 1000 x 600 x 2000 h mm Peso: 120 kg

12 ALIMENTAZIONE I N 10lt. T2 PT2 C L B PT1 ACQUA DI RAFFREDDAMENTO 10lt. A G D VUOTO H S SAD/IC61D M F PT3 T3 4 2lt. E R Q (Code ) P O Fig. 1 Sinottico generale A. Reattore B. Coperchio con flangia di collegamento C. Termometro con contatto elettrico D. Condensatore E. Recipiente raccolta del distillato F. Mantello riscaldante G. Regolatore temperatura con termometro a contatto H. Regolatore temperatura I. Motoagitatore a giri variabili L. Testa di distillazione M. Rubinetto scarico N. Recipiente di alimentazione O. Pompa a vuoto P. Regolatore del vuoto Q. Trappola di separazione R. Collettore di distribuzione S. SAD/IC61D Sistema automatico di acquisizione dati PC Personal Computer (non compreso) Cod. R00093/I 0407 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4

13 CHIMICA INDUSTRIALE IC108D - Cristallizzatore Didattico - Cod Generalità Il gruppo IC108D permette di acquisire le conoscenze di base circa i principi che governano il processo di cristallizzazione. Esso permette di eseguire esperienze inerenti la separazione di un soluto solidificabile da un liquido solvente in cui è disciolto, sia per evaporazione del solvente sia per raffreddamento della soluzione. Ciò permette di eseguire esperienze di cristallizzazione su sali che presentano un andamento positivo o negativo della solubilità in funzione della temperatura. Il gruppo viene fornito con una completa manualistica che descrive l unità in ogni sua parte, le modalità di installazione ed utilizzo e propone numerose esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali. 2. Composizione Il gruppo è composto da: recipiente in vetro borosilicato incamiciato, capacità 3 litri; agitatore per soluzioni altamente viscose (a velocità variabile); sistema di refrigerazione per la condensazione del solvente; sistema di riscaldamento per l evaporazione del solvente; termocriostato; centralina di comando del gruppo; telaio anticorrosione. 3. Descrizione La fig. 1 riporta il sinottico generale del gruppo IC108D. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

14 MR +3 C 2 0,2 HY MR +3 C 2 0,2 HY Il recipiente in vetro borosilicato viene riempito con la soluzione da cristallizzare; nell intercapedine che lo circonda circola il fluido riscaldante o refrigerante. La soluzione viene mantenuta ben miscelata per mezzo dell agitatore. Il gruppo è dotato di un sistema di riscaldamento per cristallizzare il soluto per evaporazione del solvente e di un sistema di refrigerazione per cristallizzare il soluto per congelamento della soluzione. 4. Esperienze Cristallizzazione per evaporazione del solvente. Cristallizzazione per congelamento della soluzione. Valutazione della resa di cristallizzazione. Tracciamento della curva di solubilità di una soluzione in funzione della temperatura. 5. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220 V CA, monofase, 50/60 Hz, 2,5 kw. Alimentazione idrica: 900 l/h. 6. Pesi e Dimensioni Dimensioni: 1200x600x1800 h mm Peso: 80 kg D H20 IN C H0 2 OUT SOLUZIONE SOLUTION PUMP MIXER C C A I TC E REFRIGERATORE REFRIGERATOR RISCALDATORE HEATER G H B L F Sinottico generale A. Cristallizzatore in vetro borosilicato B. Agitatore ad ancora per soluzioni ad alta viscosità C. Motore a velocità variabile per agitatore D. Condensatore per il solvente evaporato E. Unità di controllo della temperatura di cristallizzazione F. Pompa di circolazione del fluido refrigerante/riscaldante G. Circuito di refrigerazione (-15 C) H. Circuito di riscaldamento (+150 C) I. Centralina di comando del gruppo L. Termocriostato Cod. R00024/I 0498 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 2