Đang tải... (xem toàn văn)
KYÕ THUAÄT PHAÛN ÖÙNG * * KỸ THUẬT PHẢN ỨNG Chemical Reaction Engineering * * Taøi lieäu tham khaûo Vuõ Baù Minh, “Quaù trình & TB trong coâng ngheä hoùa hoïc taäp 4” , Nxb Ñaïi hoïc QG TP HCM Oct[.]
KỸ THUẬT PHẢN ỨNG Chemical Reaction Engineering 04/08/23 Taøi liệu tham khảo 1) Vũ Bá Minh, “Quá trình & TB công nghệ hóa học- tập 4” , Nxb Đại học QG TP.HCM 2) Octave Levenpiels; “Chemical Reaction Engineering”, John Wiley&sons, 1999 3) H Scot Foggler, “Elements of Chemical Reaction Engineering”,International students edition, 1989 04/08/23 Tài liệu đọc theâm 1) E.B.Nauman, “Chemical Reactor Design”, John Wiley & sons, 1987 2) Stanley M Walas, “Reaction Kinetics for Chemical Engineers”,Int Student Edition, 1990 3) Coulson & Richardsons, “Chemical Engineering – Vol 6”,Elsevier, 1979 4) Richard M Felder, “Elementary Principles of Chemical Processes”, John Wiley & sons, 2000 04/08/23 Kỹ thuật phản ứng đồng thể (Homogeneous chemical reaction eng.) Kỹ thuật phản ứng dị thể (Heterogeneous chemical reaction eng.) 04/08/23 Kỹ thuật phản ứng đồng thể • Chương 1: Khái niệm mở đầu (Introduction to Chem Reaction Eng.) • Chương 2: Xử lý kiện động học • (Interpretation of Chemical Kinetics Data) • Chương 3: Phương trình thiết kế (Design Equation) • Chương 4: Áp dụng phương trình thiết kế • (Application of Design Equation) • Chương 5: Hiệu ứng nhiệt độ (Temperature Effects) • Chương 6: Dòng chảy thực (Real Flow) 04/08/23 Chương 1: Khái niệm mở đầu QUÁ TRÌNH VẬT LÝ THUẬN NGHỊCH TRUYỀN KHỐI K THUẬN NGHỊCH CƠ, NHIỆT HÓA HỌC TH NGHỊCH K THUẬN NG Cân P.Ư CÂN BẰNG PHA 04/08/23 Chương 1: Khái niệm mở đầu T _hiết kế thiết bị phản ứng (T.B.P.Ư) khuôn mẫu, có nhiều thiết kế, thiết kế tối ưu kinh tế Liên quan đến nhiều lónh vực khác nhau: Nhiệt động lực học, Động hóa học, Cơ lưu chất, Truyền nhiệt; Truyền khối 04/08/23 Các q trình qui trình sản xuất cơng nghiệp 04/08/23 Trước thiết kế cần trả lời hai câu hỏi sau: Phản ứng phản ứng ? Tốc độ phản ứng ? Câu hỏi 1: liên quan đến nhiệt động lực học Câu hỏi 2: liên quan đến trình vận tốc như: động hóa học, truyền nhiệt, truyền khối… 04/08/23 1.1 Động hóa học (Chemical Kinetics) • “Động học cách mà thiên nhiên ngăn ngừa trình xảy lúc” • S.E LeBlanc 04/08/23 10 1.1 Động hóa học (Chemical Kinetics) • Nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học chế phản ứng Phản ứng đơn phản ứng đa hợp (single &multiple reaction) Phản ứng sơ đẳng & không sơ đẳng (elementary & non elementary reaction) Cân cho phản ứng thuận nghịch sơ đẳng ( Chemical Equilibrium) Bậc phản ứng (Reaction Order) Sự phụ thuộc nhiệt độ – định luật Arrhénius (Temperature dependency) 04/08/23 11 1.2 Nhiệt động lực học (Chemical thermodynamics) Nhiệt hấp thu phóng thích Mức độ phản ứng Nhiệt phản ứng (Heat of reaction) Cân hóa học (Chemical Equilibrium) 04/08/23 12 Nhiệt phản ứng H r, T H r, T T C dT p T0 C p (N i C pi ) sp (N C i pi ) tc H r, T H r, T0 (N i C pi ) sp (T T0 ) 04/08/23 (N C i pi ) tc (T T0 ) 13 Caân hóa học F RT ln K r, T0 d lnK H Van' t Hoff dT RT H r, T0 constant ln 04/08/23 K T2 K T1 H R r, T0 1 T2 T1 14 1.3 Phân loại phản ứng Đồng thể Dị thể 04/08/23 Không xúc tác Có xúc tác Phản ứng pha khí Phản ứng pha lỏng Phản ứng cháy cuả lửa Phản ứng thể keo Phản ứng cháy than Nung quặng Axit + chất rắn Hấp thu + phản ứng Tổng hợp ammoniac Oxit hóa ammoniac HNO3 Phản ứng 15 1.4 Định nghóa vận tốc phản ứng Dựa đơn vị thể tích hỗn hợp phản ứng dN i ri , mol/ m h V dt Dựa đơn vị thể tích bình phản ứng dN i r , mol/m h Vb dt Dựa đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc pha ' i dN i r , mol/ m h S dt Dựa đơn vị ''' dN i , mol/ kg.h khối lượng chất xúc ri W dt tác 04/08/23 '' i 16 Thí dụ 1.1 • Một động hỏa tiễn đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu gồm H2 O2 lỏng Buồng đốt hình trụ có đường kính 60cm, chiều dài 75cm trình đốt sinh sản phẩm cháy 108 kg/s Nếu trình cháy hòan tòan, tìm vận tốc phản ứng hydrogen oxygen • 04/08/23 H2 O2 H 2O 17 Thí dụ 1.2 • Một người nặng 75 kg tiêu thụ khỏang 6.000 kJ thực phẩm ngày Giả sử tất thực phẩm glucose phản ứng tổng quát sau • C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O • - ΔHr = 2.816 kJ • Tính tốc độ biến dưỡng theo số mol oxygen sử dụng m3 thể giây Cho biết 2.816 KJ / mol glucose 04/08/23 18 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng Phản ứng đồng thể Áp suất Nhiệt độ Nồng độ Phản ứng dị thể … Truyền khối hai pha Truyền nhiệt Giai đọan kiểm sóat vận tốc (rate controlling step) 04/08/23 19 Thí dụ 1.3 • Hóa chất A → 2R, thiết bị chêm hạt cầu không rỗng: a = 200m2/m3 ρB = 2.908 kg/m3 (bulk density) ε = 0,40 Xác định đơn vị đại lượng dạng phương trình vận tốc khác ? r 04/08/23 '''' i dN i 0,1 C A , mol/ kg.h W dt 20