ĐỀ CƯƠNG HÓA HỌC ĐẦY ĐỦ

1. Đinh luật Henrry : Áp suất riêng phần của 1 cấu tử trong pha khí thì tỉ lệ với nồng độ của chính nó trong pha lỏng, tại trạng thái cân bằng theo hệ số ψ ( si ). pt đường cb pha: yi = ψ. Xi p m= ψp ptcb pha : y=m.x khuếch tán phân tử là sự dao động nhiệt của tất cả các phần tử (chất lỏng hay chất khí) ở nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối. Tốc độ của chuyển động nhiệt là hàm số của nhiệt độ, độ nhớt của dòng chảy và kích thước (khối lượng) của các phần tử nhưng không phải là hàm số của nồng độ. 2. Cân bằng vật chất theo tuyệt đối: ( cho toàn bộ tb) ɸy G= Gy – G’y= Gav Gar= Gy ( yd

QUÁ TRÌNH 3

1 Đinh luật Henrry : Áp suất riêng phần của 1 cấu tử trong pha khí thì tỉ lệ với nồng độ của chính nó trong pha lỏng, tại trạng thái cân bằng theo hệ số ψ ( si )

- pt đường cb pha: yi = ψ Xi / p

- m= ψ/p ptcb pha : y*=m.x

- khuếch tán phân tử là sự dao động nhiệt của tất cả các phần tử (chất lỏng hay chất khí) ở nhiệt độ lớn hơn

độ không tuyệt đối Tốc độ của chuyển động nhiệt là hàm số của nhiệt độ, độ nhớt của dòng chảy và kích thước (khối lượng) của các phần tử nhưng không phải

là hàm số của nồng độ

2 Cân bằng vật chất theo tuyệt đối: ( cho toàn bộ tb)

ɸy G= Gy – G’y= Gav- Gar= Gy ( yd – yc )

ɸx G = G’x- Gx = G’av- G’ar = Gx ( xc- xd )

== ptcbvc : Gy ( yd – yc )= Gx ( xc- xd )

3 Cân băng vật chất theo tương đối : ( cho toàn bộ tb)

Yd= Gav/Gar  Gav= Yd.Gav

Yd= Gav/Gy Gav= Yd Gy

ɸy = G= Gav- Gar = Gtr ( Yd- Yc )

ɸx = G’ = Gx ( Xc- Xd ) = G’ = Gdm( Xc- Xd )

Ptcbvc : Gtr ( Yd- Yc )= Gdm( Xc- Xd )

4 Thiết lập ptcbvc cho 1 đoạn tháp bất kỳ theo nồng độ phần mol tương đối:

- TH1: Đỉnh tháp :

ɸy: y => yc

ɸx: xd => x

ɸy cho : G= Gy ( y – yc ).

ɸx nhận : G’=)= Gx ( x- xd )

Cbvc cho 1 đoạn tháp : Gy ( y – yc )= Gx ( x- xd )

y= Gx/Gy + yc – Gx/Gy xd

đặt a= Gx/Gy b= yc – Gx/Gy xd

=>> pt : y= ax+b

=>> pt đường làm việc là 1 đoạn thẳng không đi qua gốc tọa độ, phươg trình đường cb đi qua gốc tọa độ

- TH2: Đáy tháp:

ɸy: yd=>y => ɸy cho : G= Gy( yd-y)

ɸx: x=>xc=> ɸx nhận G’= Gx( xc-x)

=>> cbvc: Gy( yd-y)= Gx( xc-x)

=>> y= Gx/Gy x + yd – Gx/Gy xc

ɸy : yc < y < yd

ɸx : xd < x <xc

g/s: x=xd => y=yc

x= xc => y=yd

=>> A( xd; yc) , B ( xc;yd) =>> pt : y= Ax + B

5 Phân biệt hấp thụ và hấp phụ:

- Dùng chất lỏng để

thu được chất khí

- Từ pha khí sang

pha lỏng

- Hút khí bằng chất rắn

- Từ pha khí sang pha rắn

6 Phân biệt cô đặc và sấy :

- Không làm thay đổi

khối lượng chất tan

mà chỉ làm thay đổi nồng độ

- Tan bốc hơi thành dung môi

- Từ pha lỏng sang

khí Vd: Đun sôi nước

- Tách nước ra khỏi chất rắn ( là qtinh làm khô vật liệu rắn )

- Từ pha rắn sang pha khí

Vd : Sấy

7 Phân biệt kết tinh và kết tủa:

- Là quá trình vật lý

- Pha lỏng sang rắn

- Quá trình hóa học Vd: NaNo3

8 Thiết lập phương trình đường làm việc theo nồng độ phần mol tương đối và tuyệt đối :

- Tương đối: y = ax + b

Đặt : a= Gdm/Gtr ; b = Yc – Gdm/Gtr Xd

Lấy tọa độ điểm : A ( x;y ) ; B ( x’;y’) =>> vẽ

- Tuyệt đối : y= ax + b

Đặt : a= Gx/Gy ; b= yc- Gx/Gy xd => A, B => vẽ

Bài Tập BT1 : Quá trinh hấp thụ CO2 = H2O tiến hành trong tháp loại đĩa , Qua hệ cb đc cho như sau: y* = 26,7x Hỗn

hợp khí đi vào có lưu lượng 5000m³/h ở 60°C áp suất khí quyển Biết nồng độ CO2 trong khí ban đầu chiếm 18% thể tích Lượng Co2 hấp thụ chiếm 80% nước ban đầu không chứa CO2, Sau hấp thụ nồng độ CO2 trong nước

là 0,007 h/mol/kmol

a Hãy dựng đương cb và đường lviec trên cùng 1 hệ trục

b Xđ lưu lượng thể tích của pha lỏng cần biết khối lượng riêng của nước là 1kg/h ( tuyệt đối )

Giải

a Ta có : pt dường cb : y* = 26,7x

Qy = 5000 m³/h ; P= 1 atm ; %Vco2 = 18 % V

- ADCT: PV = nRT => n= Gy= PV/RT= 1 5000/ 0,082 ( 273+ 60)= 183,09 (kmol/h)

- Mà : %Vco2 = 18 % V =>> yd= 0,18 kmol/kmol

H= 80% => yc = ( 1-H ) Yd = (1- 0,8) 0,18= 0,036

(kmol/kmol)

- Phương trình đường cb theo nồng độ phần mol tuyệt đối:

Gy ( yd – yc )= Gx ( xc- xd )

 183,09( 0,18- 0,36) = Gx( 0,007- 0 ) => Gx= 3766,71 (kmol/h)

- g/s pt đường lviec có dạng: y= ax+b

đặt a= Gx/Gy= 20,57 ; b= yc- Gx/Gy yd = 0,036

=>> y= 20,57x + 0,036

- Vẽ đồ thị : Lấy lần lượt tọa độ điểm cho ptcb và ptlv

=>> vẽ

b Gx = 3766,71 ( kmol/h)

=>> Gx= Qx f/m = 3766,71 18/ 1000 = 67,80018 (m³/h)

BT2: Dùng tháp hấp thụ để thu hồi NH3 trong dòng không khí bắng H2O Quá trinh xảy ra ở 30°C, áp suất khí quyển Nồng độ phần mol tương đối của NH3 trong dòng khí tại đầu vào là 0,072 kmol/kmol Tại đầu ra là 0,002 Nồng độ phần mol NH3 của dòng chảy lỏng tại đầu vào = 0 , dòng ra = 0,045 (kmol/kmol)

a Xđ hiệu suất làm việc của thiết bị

b Nếu lưu lượng dòng khí = 1000 m³/h thì lưu lượng dòng chảy lỏng cần dùng là bao nhiêu

c Lập pt đường cb của quá trình hấp thụ trên

d Dựng đường cb và lviec trên cùng 1 hệ trục

Giải

a Ta có : yd= 0,072 ; yc= 0,002

xd= 0 ; xc= 0,045

Qy= 1000 m³/h

ADCT : yd= (1-H) yc => H = 1- yc/yd = 1-

0,002/0,072= 0,97

=>> H= 97%

b ADCT: Gy= PV/RT = 1.1000/ 0,082( 273+30) = 402,48

Ta có : Gy ( yd – yc )= Gx ( xc- xd )

 402,48( 0,072- 0,002) = Gx( 0,045-0 )

 Gx= 626,11

c + TH1: Theo nồng độ tuyệt đối:

ψNH3( 30°C, 1atm) = 0,00241.10^6 ( torr) mmHg

y* = mx => m = ψ/p = 0,00241.10^6/ 760 ( đổi 1atm= 760mmHg) =>> pt đường cb: y*= 3,17x g/s: A (0;0 ) ; B ( 1; 3,17)

ta có: Gy= 402,48 ; Gx= 626,08 ( kmol/h)

gọi pt đường lviec có dạng : y= ax + b

( a= Gx/Gy= 1,56 ; b= yc – Gx/Gy xd = 0.02 )

=>> pt: y= 1,56x + 0,02

TH2: Theo nồng độ tương đối:

ψNH3( 30°C, 1atm) = 0,00241.10^6 ( torr) mmHg y* = mx => m = ψ/p = 0,00241.10^6/ 760 ( đổi 1atm= 760mmHg) =>> pt đường cb: y*= 3,17x g/s: A ( 0;0 ) ; B ( 0,1 ; 0,317 )

ta có : Gtr ( Yd- Yc )= Gdm( Xc- Xd )

lại có : Gtr= Gy- Gy xd = 373,53 ( kmol/h)

Gdm= Gx= 626,08

g/s: pt đường lv có dạng: y= ax+ b

( a= Gdm/Gtr = 1,676 ; b= Yc- Gdm/Gtr Xd = 0,002

=>> pt : y= 1,676x+ 0,002

Vẽ : gọi tọa độ điểm của cả ptcb và ptlv của 2 TH trên => vẽ

BT3: Lưu lượng pha khí đi vào tháp ( Qy) = 1200 m³/h (đktc) Hàm lượng NH3 trong dòng khí ban đầu là 72% ( yd) H= 97% , xc= 0,045 , xd = 0 ( kmol/h)

Tính lưu lượng khối lượng của pha lỏng theo nồng

độ tương đối Viết pt làm việc

Giải

- Ta có : Gy= Qy/22,4 = 1200/22,4= 53,37 ( kmol/kmol)

Có : Qy= 1200 ; xc= 0,045 ; xd= 0 ; yd= 0,72

ADCT : yc= (1-H) yd = ( 1- 0,97) 0,72 = 2,16.10^-3

Ta có : Gtr ( Yd- Yc )= Gdm( Xc- Xd ) (1)

Mà : Gtr= Gy- Gy Yd = 53,37 = 53,37 0,72= 49,71

Từ (1) =>> Gdm= Gtr( Yd- Yc) / ( Xc=Xd) = 77,13 (kmol/h)

- Pt đương lv có dạng : y= ax+b

Đặt a= Gdm/Gtr= 1,55 ; b= Yc- Gdm/Gtr Xd =

2,16.10^-3

=>> pt : y= 1,55x + 2,16.10^-3

BT4: Để xử lý CO2 trong không khí người ta dùng tháp hấp thụ lưu lượng dòng khí đi qua vào tháp là

5000 m³/h ở (đktc) Dung môi sử dụng là H20 có lưu lượng 650 m³/h Khối lượng riêng của H20 là 1000 kg/m³ Nồng độ của CO2 ban đầu là 0,28 kmol/kmol Hiệu suất hấp thụ đạt 98% Nước ban đầu không chứa CO2 tháp làm việc ở 16,5atm và 15°C

a Viết pt đường cb và đường lv

b Dựng đường cb và lv trên cùng 1 hệ trục

c Xđ động lực theo pha khí và pha lỏng tại đầu vào của pha khí

d Khi nồng độ của pha khí còn lại 50% so với fa đầu thì động lực tại pha khí và pha lỏng lag bnhieu? f(khối lượng riêng)= 1000kg/m³ H= 98%

Giải

Ta có : Qy= 5000 ; Qx= 650 ; f= 1000 ; yd= 0,28 ;

H = 98%

ADCT: yc= ( 1-H) yd = ( 1- 0,98) 0,28 = 0,0056 Tra: ψ= 0,936.10^6 torr ( mmHg)

P= 16,5 760 mmHg

 Pt cb : y* = ψ/P x = 74,6x

Ta có : Qx= 650 => Gx= Qx f/m = 650 1000/ 18= 36111,11 ( kmol/h)

Qy= 5000 => Gy= Qy/22,4= 223,2 ( kmol/h)

g/s pt đương lv có dang: y= ax + b

( a = Gx/Gy = 161,8 ; b= yc- Gx/Gy xd =

0,0056

=>> y= 161,8x + 0,0056

Ta có : A ( xd;yc) ; B( xc; yd)

Từ pt đường lv thay : yd=> xc=

0,28-0,0056/161,8 = 1,7.10^-3 ( kmol/kmol)

 Đường lv đi qua 2 điểm : A ( 0; 5,6.10^-3) ; B ( 1,7.10^-3 ; 280.10^-3)

 Vẽ trên đồ thị

c Xác định động lực … :

Thay x= 1,7.10^-3 vào pt cb: y* = 74,6x

Có m= 74,6 => y* = 0,13 = 0,13.10^-2

+ xd động lực : ɸy

ɸx tại B ( xc; xd)

+ xét : ɸy y*d = 0,28

y*c= m xc = 0,13

=>> ∆yc= y* - y*c = 0,28 – 0,13= 0,15 (kmol/kmol) + Xét : ɸx xc= 1,7 10^-3

X*d= yd/m = 0,28/74,6 = 3,85.106-3 ( kmol/kmol)