Bài giảng - Kỹ thuật phản ứng - chương 1 doc

 Kỹ thuật phản ứng đồng thể Homogeneous chemical reaction eng..  Kỹ thuật phản ứng dị thể Heterogeneous chemical reaction eng... • Chương 2: Xử lý dữ kiện động học • Interpretation of

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG

Chemical Reaction Engineering

Vũ Bá Minh

Tài liệu tham khảo

1) Vũ Bá Minh, “Quá trình & TB trong 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.

Tài liệu đọc thêm

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

 Kỹ thuật phản ứng đồng thể

(Homogeneous chemical reaction eng.)

 Kỹ thuật phản ứng dị thể

(Heterogeneous chemical reaction eng.)

Kỹ thuật phản ứng đồng thể

• Chương 1: Khái niệm mở đầu

(Introduction to Chem Reaction Eng.)

• Chương 2: Xử lý dữ 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 1: Khái niệm mở đầu

QUÁ TRÌNH

VẬT LÝ HÓA HỌC

THUẬN NGHỊCH K THUẬN NGHỊCH TH NGHỊCH K THUẬN NG

TRUYỀN KHỐI CƠ, NHIỆT

CÂN BẰNG PHA

Cân bằng P.Ư

Chương 1: Khái niệm mở đầu

_

• Thiết kế thiết bị phản ứng (T.B.P.Ư)

 không có khuôn mẫu,

 có thể có nhiều bản thiết kế,

 bản thiết kế tối ưu về kinh tế.

Liên quan đến nhiều lĩnh vực khác nhau:

 Nhiệt động lực học,

 Động hóa học,

 Cơ lưu chất,

 Truyền nhiệt;

Các quá trình trong qui trình sản xuất công nghiệp

Trước khi thiết kế cần trả l i hai câu hỏi sau: ời hai câu hỏi sau:

1 Phản ứng nào là phản ứng chính ?

2 Tốc độ phản ứng đó như thế nào ?

Câu hỏi 1: liên quan đến nhiệt động lực học

Câu hỏi 2: liên quan đến các quá trình vận

tốc như: động hóa học, truyền nhiệt,

truyền khối …

1.1 Động hóa học (Chemical Kinetics)

• “Động học là cách mà thiên nhiên ngăn ngừa mọi quá trình xảy ra cùng một lúc”.

1.1 Động hóa học

(Chemical Kinetics)

• Nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và cơ chế

phản ứng.

1 Phản ứng đơn và phản ứng đa hợp

(single &multiple reaction)

2 Phản ứng sơ đẳng & không sơ đẳng

(elementary & non elementary reaction)

3 Cân bằng cho phản ứng thuận nghịch sơ đẳng

( Chemical Equilibrium)

4 Bậc phản ứng (Reaction Order)

5 Sự phụ thuộc nhiệt độ – định luật Arrhénius

1.2 Nhiệt động lực học

1 Nhiệt phản ứng

) T (T

) C (N )

T (T

) C (N H

H

) C (N

) C (N C

dT C

H

H

0 tc

p i 0

p i T

r, T

r,

p i p

i p

T T

p 0

T r, T

r,

i i

0

i i

2 Cân bằng hóa học

0 T r,

2

0 T r, 0

1 1

H

K

ln

constant

H

T R

H

dT

lnK

d Hoff

t Van'

K

ln RT

F

0 2

0

0

1.3 Phân lo i phản ứng ại phản ứng

Đồng

thể

Không xúc tác Có xúc tác

Phản ứng pha khí Phản ứng pha lỏng

Dị thể Phản ứng cháy cuả ngọn

lửa

Phản ứng ở thể keo

Phản ứng cháy của than Nung quặng

Axit + chất rắn

Tổng hợp ammoniac Oxit hóa ammoniac HNO 3

1.4 Định nghĩa vận tốc phản ứng

 Dựa trên một đơn vị thể

tích hỗn hợp phản ứng

 Dựa trên một đơn vị thể

tích bình phản ứng

 Dựa trên một đơn vị diện

tích bề mặt tiếp xúc pha

 Dựa trên một đơn vị

khối lượng chất xúc tác

h m mol/

, dt

dN V

1

i 

h mol/m

, dt

dN V

, dt

dN S

1

h kg mol/

, dt

dN W

1

i 

Thí dụ 1.1

• Một động cơ hỏa tiễn đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu gồm H 2 và O 2 lỏng Buồng đốt hình trụ có đường kính là 60cm, chiều dài 75cm và quá trình đốt sinh ra sản phẩm cháy 108 kg/s Nếu quá trình cháy hòan tòan, tìm vận tốc phản ứng của hydrogen và oxygen.

1

Thí dụ 1.2

• Một người nặng 75 kg tiêu thụ khỏang

6.000 kJ thực phẩm mỗi ngày Giả sử tất cả thực phẩm là glucose và phản ứng tổng quát như sau

• C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO → 6CO 2 + 6H 2 O

• - H ΔH r = 2.816 kJ

• Tính tốc độ biến dưỡng theo số mol

oxygen sử dụng trên m 3 cơ thể trong một giây Cho biết 2.816 KJ / mol glucose

Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng

Phản ứng đồng thể

vận tốc khác ?

h.kgmol/

,C

0,1

dt

dNW

1 -

i

''' '





1.5 Phân lọai thiết bị phản ứng

1) Phương pháp vận hành /họat động (Mode of Operation)

 Bán liên tục (semi continuous)

2) Hình dạng thiết bị phản ứng

3) Số pha của hỗn hợp phản ứng

Đồng thể

Bình phản ứng khuấy trộn

Bình ống

Thiêt bị phản ứng

Naphtha và khí hoàn lưu

Kết hợp giữa hình dạng và phương

pháp vận hành sẽ có bao nhiêu dạng thiết bị phản ứng

?