Bài giảng - Kỹ thuật phản ứng - chương 1

Chia sẻ: Doc Tai | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

126
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 1: Khái niệm mở đầu (Introduction to Chem. Reaction Eng.)

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng - Kỹ thuật phản ứng - chương 1

KỸ THUÂT PHAN ỨNG ̣ ̉ Chemical Reaction Engineering Vuõ Baù Minh Bm Maùy Thieát bò – ÑH Baùch Khoa TP.HCM 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 1
Taøi lieäu tham khaûo 1) Vuõ Baù Minh, “Quaù trình & TB trong coâng ngheä hoùa hoïc- taäp 4” , Nxb Ñaïi hoïc 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. 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 2
Taøi lieäu ñoïc 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. 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 3
 Kyõ thuaät phaûn öùng ñoàng theå (Homogeneous chemical reaction eng.)  Kyõ thuaät phaûn öùng dò theå (Heterogeneous chemical reaction eng.) 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 4
Kyõ thuaät phaûn öùng ñoàng theå m ô û ñ a à u • Ch ö ô n g 1 : Kh a ù i n ie ä m (Introduction to Chem. Reaction Eng.) • Ch ö ô n g 2 : Xö û ly ù d ö õ k ie ä n ñ o ä n g h o ïc • (Interpretation of Chemical Kinetics Data) • Ch ö ô n g 3 : P h ö ô n g t rìn h t h ie á t k e á (Design Equation) • Ch ö ô n g 4 : AÙp d u ïn g p h ö ô n g t rìn h t h ie á t k e á • (Application of Design Equation) • Ch ö ô n g 5 : Hie ä u ö ù n g n h ie ä t ñ o ä . 0(Temperature Effects) 8/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 5
Chöông 1: Khaùi nieäm môû ñaàu QUAÙ TRÌNH VAÄT LYÙ HOÙA HOÏC K. THUAÄ TH. NGHÒCH K. THUAÄN NGHÒCH THUAÄN NGHÒCH NG Caân baèng P.Ö CÔ, NHIEÄT TRUYEÀN KHOÁI CAÂN BAÈNG PHA 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 6
Chöông 1: Khaùi nieäm môû ñaàu _ • Th ie á t k e á t h ie á t b ò p h a û n ö ù n g ( T. B. P . Ö)  khoâng coù khuoân maãu,  coù theå coù nhieàu baûn thieát keá,  baûn thieát keá toái öu veà kinh teá. Lieân quan ñeán nhieàu lónh vöïc khaùc nhau:  Nhieät ñoäng löïc hoïc,  Ñoäng hoùa hoïc,  Cô löu chaát,  Truyeàn nhieät;  Truyeàn khoái. 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 7
Các quá trình trong qui trình sản xuất công nghiệp 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 8
Tröôùc khi thieát keá caàn traû lơi hai caâu ̀ hoûi sau: 1. Phaûn öùng naøo laø phaûn öùng chính ? 2. Toác ñoä phaûn öùng ñoù nhö theá naøo ? Caâu hoûi 1: lieân quan ñeán nhieät ñoäng löïc hoïc Caâu hoûi 2: lieân quan ñeán caùc quaù trình vaän toác nhö: ñoäng hoùa hoïc, truyeàn nhieät, truyeàn khoái… 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 9
1.1. Ñoäng hoùa hoïc (Chemical Kinetics) • “ Ño ä n g h o ïc la ø c a ù c h m a ø t h ie â n n h ie â n n g a ê n n g ö ø a m o ïi q u a ù t rìn h x a û y ra c u ø n g m o ä t lu ù c ” . • S.E. LeBlanc 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 10
1.1. Ñoäng hoùa hoïc (Chemical Kinetics) • N g h ie â n c ö ù u t o á c ñ o ä p h a û n ö ù n g h o ù a h o ïc v a ø c ô c h e á p h a û n ö ù n g . 1. Phaûn öùng ñôn vaø phaûn öùng ña hôïp (single &multiple reaction) 2. Phaûn öùng sô ñaúng & khoâng sô ñaúng (elementary & non elementary reaction) 3. Caân baèng cho phaûn öùng thuaän nghòch sô ñaúng ( Chemical Equilibrium) Baäc phaûn öùng (Reaction Order) 4. Söï phuï thuoäc nhieät ñoä – ñònh luaät 5. Arrheùnius (Temperature dependency) 1- Khai niem mo dau 08/28/11 Chuong 11
1.2. Nhieät ñoäng löïc hoïc (Chemical thermodynamics)  Nhieät haáp thu hoaëc phoùng thích  Möùc ñoä phaûn öùng 1. Nhieät phaûn öùng (Heat of reaction) 2. Caân baèng hoùa hoïc (Chemical Equilibrium) 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 12
1. Nhieät phaûn öùng T ∫ ∆C dT ∆H r,T = ∆H r,T 0 + p T0 ∆C p = ∑ (N i C pi ) sp − ∑ (N C ) tc i pi ∆H r,T = ∆H r,T0 + ∑ (N i C pi ) sp (T − T0 ) − ∑ (N i C pi ) tc (T − T0 ) 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 13
2. Caân baèng hoùa hoïc ∆F = − RT ln K 0 d lnK ∆H 0 r, T0 = Van' t Hoff 2 dT RT ∆H r, T0 = constant 0 − ∆H 0 1 1 K T2 r,T0 − = ln T T  K T1 R 2 1 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 14
̣ 1.3. Phaân loai phaûn öùng Ñoàng Khoâng xuùc taùc Coù xuùc taùc theå Phaûn öùng pha khí Phaûn öùng pha loûng Phaûn öùng chaùy cuaû Phaûn öùng ôû theå Dò theå ngoïn löûa keo Phaûn öùng chaùy cuûa Toång hôïp ammoniac than Oxit hoùa ammoniac Nung quaëng HNO3 Axit + chaát raén Phaûn öùng cracking, Haáp thu + phaûn öùng reforming Toång hôïp metanol 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 15
1.4. Ñònh nghóa vaän toác phaûn öùng 1 dN i  Döïa treân moät ñôn vò ri = , mol/ m 3 .h theå tích hoãn hôïp phaûn V dt öùng 1 dN i r= ' 3 , mol/m .h  Döïa treân moät ñôn vò i Vb dt theå tích bình phaûn öùng dN i 1 r='' , mol/ m 2 .h  Döïa treân moät ñôn vò i S dt dieän tích beà maët tieáp xuùc pha dN i 1 ri = '' ' , mol/ kg.h W dt  Döïa treân moät ñôn vò khoái löôïng chaát xuùc taùc 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 16
Thí duï 1.1 • Mo ä t ñ o ä n g c ô h o û a t ie ã n ñ o á t c h a ù y h o ã n h ô ïp n h ie â n lie ä u g o à m H 2 vaø O2 loûng. Buoàng ñoát hình truï coù ñöôøng kính laø 60cm, chieàu daøi 75cm vaø quaù trình ñoát sinh ra saûn phaåm chaùy 108 kg/s. Neáu quaù trình chaùy hoøan toøan, tìm vaän toác phaûn öùng cuûa hydrogen vaø oxygen. 1 H2 + O2 → H 2O 2 • 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 17
Thí duï 1.2 • Mo ä t n g ö ô ø i n a ë n g 7 5 k g t ie â u t h u ï k h o û a n g 6 . 0 0 0 k J t h ö ïc p h a å m m o ã i n g a ø y . Gia û s ö û t a á t c a û t h ö ïc p h a å m la ø g lu c o s e vaø phaûn öùng toång quaùt nhö sau • C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O • - Δ H r = 2.816 kJ • Tín h t o á c ñ o ä b ie á n d ö ô õ n g t h e o s o á m o l o x y g e n s ö û 18 u ïn g d 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau t re â n m 3 cô theå trong moät giaây. Cho
Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán vaän toác phaûn öùng Phaûn öùng ñoàng theå AÙp suaát Nhieät ñoä Noàng ñoä Phaûn öùng dò theå  …. Truyeàn khoái giöõa hai pha Truyeàn nhieät Giai ñoïan kieåm soùat vaän toác (rate controlling step) 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 19
Thí duï 1.3 • Ho ù a c h a á t A → 2R, t h ie á t b ò c h e â m b a è n g h a ït c a à u k h o â n g ro ã n g :  a = 2 0 0 m 2/m3  ρB = 2.908 kg/m3 (bulk density)  ε = 0,40  Xaùc ñònh ñôn vò caùc ñaïi löôïng vaø caùc daïng phöông trình vaän toác khaùc ? 1 dN i =- = 0,1 C A , mol/ kg.h '''' r i W dt 08/28/11 Chuong 1- Khai niem mo dau 20