CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ

 Có thể sử dụng một trong nhiều dạng bình phản ứng Thay đổi tỷ lệ nồng độ tác chất trong nhập liệu ban đầu  Yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn: Lọai phản ứng Chi phí thiết bị và dụng cụ

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

Chương 4:

Áp dụng phương trình thiết kế

 Có thể sử dụng một trong nhiều dạng bình phản ứng

 Thay đổi tỷ lệ nồng độ tác chất trong nhập liệu ban đầu

 Yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn:

Lọai phản ứng

Chi phí thiết bị và dụng cụ đo

Tính ổn định khi họat động

Tính linh động của thiết bị khi thay đổi điều kiện họat động

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

Hai thông số thiết kế ảnh hưởng đến

tính kinh tế của quá trình:

1) Thể tích thiết bị phản ứng

2) Sự phân phối sản phẩm chính

trong phản ứng đa hợp

4.1 So sánh kích thước thiết bị phản ứng đơn (1) Bình phản ứng khuấy trộn họat động ổn

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

4.1 So sánh kích thước thiết bị phản ứng đơn

(2) Sự biến đổi tỉ lệ nồng độ ban đầu của 2 tác

chất trong phản ứng bậc hai – Bình ống, hình 4.2

1 M

,

) X (1

X C

k

1 F

V C

1 M

,

) X M(1

X

M ln

1) M

( C

k

1 F

V C

1

C

C

M

A

A

A0 1

M A0

A0 1

M

A

A

A0 1

M A0

A0 1

M

A0 B0

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

(2) Sự biến đổi tỉ lệ nồng độ ban đầu của 2

tác chất trong phản ứng bậc hai –

Bình khuấy liên tục, hình 4.3

1 M

,

) X (1

X C

k

1 F

V C

1 M

,

) X M

( ) X 1

( C

k

X F

V C

2 A

A A0

1 M A0

A0 1

M

A A

A0

A 1

M A0

A0 1

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

Thí dụ 4.1. Phản ứng A + B sản phẩm → sản phẩm

(-r A) = (500 l/ mol.ph) CA C B

 Bình ống V o = 0,1 lít; v = 0,05 l/ph

 C A0 = C B0 = 0,01 gmol/ lít

a) Xác định X Af ?

b) Cùng năng suất và X Af , tìm V k ?

c) Cùng năng suất, tìm X Af nếu có V k = V o

Nếu C B0 = 0,015 gmol/ lít, C A0 = 0,010 gmol/ lít

d) Với cùng v, tìm X Af cho bình ống ?

e) Với cùng X Af ban đầu, tìm tỷ lệ gia tăng năng suất? f) Tìm v cho bình phản ứng có V k = 100lít, X Af =99%

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

Thí dụ 4.2 Tìm điều kiện tối ưu A → R

• 100 gmol R/h được sản xuất từ dd bão hòa

A (C A0 = 0,1 gmol/ l)

r R = (0,2 h-1 )C A

$A = 500 đ/mol A

$ b = 10 đ/h.l

• A không phản ứng được thải bỏ

• Tìm thể tích, suất lượng, độ chuyển hóa,

giá thành của R tại điều kiện tối ưu ?

Thí dụ 4.3 Tìm điều kiện tối ưu A → R

 Giả sử A không phản ứng trong dòng sản phẩm được tái chế, hòan lưu với chi phí là

$r = 125 đ/gmol A hòan lưu.

• Tìm thể tích, suất lượng, độ chuyển hóa,

giá thành của R tại điều kiện tối ưu ?

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

Thí d 4.3: A ch a ph n ng ụ 4.3: A chưa phản ứng được hòan ưa phản ứng được hòan ản ứng được hòan ứng được hòan đưa phản ứng được hòan ợc hòan c hòan

l u ưa phản ứng được hòan

4.2 Hệ nhiều bình phản ứng

4.2.1 Bình ống mắc nối tiếp và/ hay song song

j bình phản ứng ống mắc nối tiếp có tổng thể tích V sẽ cho độ chuyển hóa bằng độ chuyển hóa trong

một bình phản ứng có thể tích V

F

V

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

4.2 Hệ nhiều bình phản ứng

4.2.1 Bình ống mắc nối tiếp và/ hay song song

 Với các bình phản ứng ống mắc song song, phân phối dòng nhập liệu sao

cho thành phần dòng ra trong mỗi

nhánh là giống nhau, tức là V/F hay τ cho mỗi nhánh là giống nhau.

4.2 Hệ nhiều bình phản ứng

4.2.2 Bình khuấy liên tục bằng nhau mắc nối

tiếp

(1) Phản ứng bậc một (hình 4.7)

A A0

/ 1

Aj

A0 i

C

C

ln k

1

1

C

C k

j j







06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

4.2 Hệ nhiều bình phản ứng

4.2.2 Bình khuấy liên tục bằng nhau mắc nối

1

C

C

j 1

i

k C

4 1 2 1

2 1

2

1

k 2

1

C

A0 A

A0

i

A0 j

Thí dụ 4.3 Bình khuấy mắc nối tiếp

 Bình phản ứng khuấy liên tục đạt độ chuyển hóa

90% tác chất A → R theo phản ứng bậc 2

 Dự định thay bình này bằng 2 bình có tổng thể tích

bằng bình trước

a) Cùng X Af = 90%, năng súât tăng bao nhiêu?

b) Năng suất như cũ X Af tăng bao nhiêu ?

 Mắc nối tiếp 2 bình, mỗi bính có thể tích bằng bình

trước

c) Cùng X Af = 90%, năng súât tăng bao nhiêu?

d) Năng suất như cũ X Af tăng bao nhiêu ?

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

4.3 Thiết kế cho phản ứng đa hợp

4.3.1 Phản ứng song song

(1) Khảo sát định tính sự phân phối sản phẩm

a1

a2 A 1

2 R

S R

S

a2 A 2

S S

k

a1 A 1

R R

k

C k

k

dC

dC

r

r

C k

dt

dC

r (phu)

S

A

C k

dt

dC

r (chinh)

R

A

2 1

Mô hình cho thấy nồng độ của các tác chất

cao hay thấp cho quá trình ổn định

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t

4.3 Thiết kế cho phản ứng đa hợp

4.3.1 Phản ứng nối tiếp

(1) Khảo sát định tính sự phân phối sản phẩm

06/02/24 Chuong 3 Ap dung phuong trinh t