KTPU_Chuong 1.ppt

KTPU

Môn học

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG

MỤC TIÊU MÔN HỌC

Học xong môn học này sinh viên có khả năng:

 Đánh giá hoạt động của các phản ứng từ đơn giản đến phức tạp trong công nghệ hóa học

 Thiết kế các thiết bị phản ứng cơ bản, lý tưởng như thiết

bị khuấy trộn, thiết bị đẩy lý tưởng,…

 Kiểm soát và đánh giá quá trình làm việc của thiết bị phản ứng thực trong công nghiệp

 Mô tả, phân tích các phản ứng dị thể va từ đó định hướng cho việc lựa chọn thông số, điều kiện phản ứng thích hợp

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Khái niệm mở đầu

 Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích không đổi

 Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích thay đổi

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 3: Phương trình thiết kế

 Cân bằng vật chất và năng lượng tổng quát

 Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động ổn định

 Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động gián đoạn

 Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động bán liên tục

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 5: Thời gian lưu và động học quá trình phản ứng

 Tài liệu học tập chính

 Bải giảng Kỹ Thuật Phản Ứng

 Vũ Bá Minh - Kỹ Thuật Phản Ứng – ĐHBK Tp.HCM

 Tài liệu tham khảo

 Ngô Thị Nga – Kỹ Thuật Phản Ứng – NXB KHKT.

 Nguyễn Bin – Các Quá Trình Hóa Học – NXB KHKT.

 Robert H Perry, Don W Green, James O Maloney -

Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition) -

McGraw Hill

TÀI LIỆU HỌC TẬP

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU

1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Hỗn hợp phản ứng

Hỗn hợp phản ứng là tập hợp các chất tham gia phản ứng bao gồm: các chất trực tiếp tham gia phản ứng và các chất trợ phản ứng.

 Các chất tham gia phản ứng là các chất trực tiếp

tham gia vào phản ứng để tạo thành sản phẩm, các chất tham gia ban đầu sẽ chuyển hoá trong quá trình phản ứng và tạo ra sản phẩm phản ứng

 Các chất trợ phản ứng là những chất không tham

gia vào biến đổi hoá học mà chỉ có tác dụng làm thay đổi tốc độ phản ứng Chúng là những chất như: xúc tác, chất trơ, dung dịch đệm,…

1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.2 Nồng độ

Nồng độ phần mol xj của cấu tử j: là số mol của cấu

tử j trên tổng số mol của hỗn hợp phản ứng

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử j: là khối lượng

của cấu tử j trên tổng khối lượng hỗn hợp phản ứng

Nồng độ mol Cj (gọi tắt nồng độ): là tỷ số giữa số mol cấu tử j chia cho thể tích phản ứng

1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.3 Áp suất

Áp suất riêng phần pj: đối với phản ứng hệ khí, người

ta thường dùng áp suất riêng phần thay cho nồng độ của cấu tử

Áp suất toàn phần

1.4 Thể tích phản ứng V R : là thể tích hỗn hợp phản

ứng chiếm trong thiết bị phản ứng và thực hiện phản ứng

2 ĐỘNG HÓA HỌC

Phản ứng đơn giản: Là những phản ứng xảy ra chỉ

theo cùng một loại trao đổi nguyên tố, có nghĩa là chỉ

có một phản ứng duy nhất Những phản ứng này chỉ cần một phương trình lượng hoá và một phương trình vận tốc để biểu diễn quá trình phản ứng

2 ĐỘNG HÓA HỌC

Phản ứng sơ đẳng: Là loại phản ứng xảy ra trong

một giai đoạn theo thuyết va chạm và phương trình vận tốc được suy ra từ phương trình lượng hoá học

Ngược lại, khi không có sự liên hệ giữa phương

trình lượng hoá học và phương trình vận tốc phản ứng

sơ đẳng thường xác định bằng thực nghiệm

→

2

2 2

2

2 / 1 1

) (

Br HBr

Br H

HBr

C

C K

C C

K r

+

= +

2 ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Cân bằng cho phản ứng thuận nghịch sơ đẳng

B A Th

( − = 1

S R Ng

( = − 2

0 )

( )

( −r R Th + r R Ng =

Canbang B

A

S

R C

C C

C

C K

K K

Bậc phản ứng

b B

a A

Độ chuyển hóa XA : Độ chuyển hóa của cấu tử A

là tỷ số giữa số mol cần cho phản hóa học của cấu tử

tham gia phản ứng và số mol ban đầu của cấu tử đó

Nhiệt phản ứng là lượng nhiệt phóng thích hoặc

hấp thu bởi phản ứng được quy về nhiệt độ tác chất

V

V

PdV A

r T

c t jP j

iP i

C = ∑( ) − ∑( ) .

2 ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Cân bằng hóa học

T T

G = ∆ − ∆

n T

T

T P

T

C S

a A

s S

r R P

P P

P

P

K =

( )

2 , 0

ln

RT

H dT

, 1 1 R

1

2

T T

H K

K r o T

T T

2 ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Phân loại theo phương thức làm việc: phản ứng

theo phương thức gián đoạn, liên tục, bán liên tục

Phân loại theo chế độ nhiệt: phản ứng đẳng nhiệt, đoạn nhiệt và đa biến nhiệt

Trong kỹ thuật phản ứng ta quan tâm đến số pha và thành phần xúc tác trong hệ, thường chia phản ứng thành: đồng thể và dị thể có xúc tác hoặc không xúc tác

- Các phản ứng cháy của ngọn lửa

- Hầu hết phản ứng ở pha lỏng

- Các phản ứng ở thể keo

- Tổng hợp ammoniac

ammoniac để sản suất nitric acid

- Phản ứng cracking

- Tổng hợp methanol

4 VẬN TỐC PHẢN ỨNG

1.1 Định nghĩa

Vận tốc phản ứng là biến thiên số mol trên một đơn

vị thời gian trong một không gian xác định

1.2 Phân loại

 Dựa trên một đơn vị thể tích hỗn hợp phản ứng

V dt

dN '

A

1

=

4 VẬN TỐC PHẢN ỨNG

 Dựa trên diện tích bề mặt tiếp xúc pha

S dt

dN '

5 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

5 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG