Bài giảng Kỹ thuật phản ứng

K THU T PH N NG

Ả Ứ

Ậ

Ỹ

• ThS. H Văn S n ồ

9/12/2012 1

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ch

ng 1. Các khái ni m c b n

ươ

ơ ả

ệ

ả

ả ứ

ồ

ể

ả ứ

ả ứ ơ ứ ạ ố

ươ

ả ứ ng th c gián đo n, liên t c, bán liên

ng th c làm vi c: ph n ng ệ ụ

ứ ạ

ứ

ả ứ

ệ

ẳ

ế

ố

ỹ

ườ

ầ

ệ ị ể

ứ

ể

Phân lo i ph n ng ạ 1. Phân lo i theo c ch : ph n ng đ n gi n và ế ạ Ø ph n ng ph c t p. Ø Phân lo i theo s pha: ph n ng đ ng th và d ị ạ th .ể Ø Phân lo i theo ph ạ theo ph ươ t c.ụ Ø Phân lo i theo ch đ nhi t: ph n ng đ ng nhi ế ộ ạ ệ t và đa bi n nhi đo n nhi t. ệ ế ệ ạ Trong k thu t ph n ng ta quan tâm đ n s pha và ả ứ ậ thành ph n xúc tác trong h , th ng chia ph n ả ng thành: đ ng th và d th có xúc tác ho c ặ ồ không xúc tác

9/12/2012 2

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ả

ữ

ả ứ

ộ

ả ứ ố

ỉ

ả , có nghĩa là ả ứ

ấ

ươ

ng trình l ng trình v n t c đ bi u di n quá trình ph n ể ể

ượ ễ

Ø Ph n ng đ n gi n: Là nh ng ph n ng x y ra ch ỉ theo cùng m t lo i trao đ i nguyên t ổ ạ ch có m t ph n ng duy nh t. Nh ng ph n ng ả ứ ữ ộ ng hoá và m t này ch c n m t ph ộ ộ ỉ ầ ph ả ậ ố ươ ng.ứ

ợ

ả ứ

ỗ ả ầ

ả

ươ

Ø Ph n ng đa h p: là ph n ng mà trong h n h p ợ ph n ng x y ra nhi u ph n ng. Ta ph i c n h n ề ả ứ ơ ng trình m t ph ng trình l ươ ượ ộ v n t c đ bi u di n quá trình ph n ng. ễ ể ể ậ ố

ả ứ ả ứ ng hoá h c và ph ọ ả ứ

– Ph n ng n i ti p

ố ế

ả ứ

– Ph n ng song song

ả ứ

– Ph n ng h n h p

ả ứ

ỗ

ợ

9/12/2012 3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

- H u h t ph n ng

ế

ả ứ ở

ả ứ ở ể

ủ

ị ể - Ph n ng cháy c a than

ể ả

ỏ

Không xúc tác Đ ng ồ ầ th ể pha khí - Các ph n ng cháy c a ủ ả ứ ng n l a ọ ử D th ả ứ - Nung qu ngặ - Ph n ng c a acid v i ớ ủ ả ứ ch t r n ấ ắ - H p thu khí – l ng có ấ ph n ng ả ứ

Có xúc tác - H u h t ph n ng ế ầ pha l ngỏ - Các ph n ng keo - T ng h p ammoniac ợ ổ -Oxidehóa ammoniac đ s n su t ấ nitric acid - Ph n ng cracking ả ứ - T ng h p methanol ợ ổ

9/12/2012 4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• 2. Ph

ng trình t

ươ

l ỷ ượ

• H có ph n ng hóa h c dang:

ả ứ

ệ

ọ

ν1A1 + ν2A2 → ν3A3 + v4A4

V i h kín: v

i/vk = (ni0-ni)/(nk0-nk)

ớ ệ

ệ ở ṅi là m t đ dòng liên t c c a c u t

ụ ủ

ậ ộ

th i ấ ử ứ

H m : (kmol/h, mol/s)

vi/vk = (ṅi0 - ṅi)/(ṅk0 - ṅk)

i là s n ph m, A

k là ch t ph n ng (v

k<0)

N u Aế

ẩ

ả

ả ứ

ấ

vi/|vk| = (ni0-ni)/(nk0-nk)

G i k là c u t

chìa khóa, U

k là đ chuy n hóa

ấ ử

ọ

ể

ộ

ni = ni0 + vi/|vk| . nk0.Uk

9/12/2012 5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Ho c Cặ

iVR = CioVoR + vi/|vk| CkoVoR.Uk

• H m

ệ ở ṅi = ṅi0 + vi/|vk| CkoVoR.Uk

• N u c u t

th i và k đêu là ch t ph n ng

ấ ử ứ

ả ứ

ế

ấ

• ṅi0..Uk = |vi|/|vk| . ṅk0.Uk

ng hóa h c

ố ộ

l ỷ ượ

ọ

• Và các nguyên li u ph i tr n theo t ệ |vi|/|vk| = ṅi0/ṅk0 do đó Ui=Uk

t b ph n ng gián đo n h kín

• Đ i v i thi ố ớ

ế ị

ả ứ

ệ

ạ

• Σ ni = Σ ni0 +

/ṽ |vk|. ṅk0. Uk

trong h s là

• Ph n mol c a các c u t ủ

ấ ử

ầ

ệ ẽ

• xi = ni/ Σ ni = (xi0 + vi/|vk| . xk0.Uk)/(1+ vi/|vk| . xk0.Uk)

Và xi = ṅi/ Σ ni = (xi0 + vi/|vk| . xk0.Uk)/(1+ vi/|vk| . xk0.Uk)

9/12/2012 6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t thành ph n c a các c u t trong h ta ệ

• Khi bi tính đ ấ ử ủ c đ chuy n hóa c a chúng ế ượ ầ ể ủ ộ

ṽ

• Trong tr

ng h p h x y ra nhi u ph n ng

ườ

ả ứ

ệ ả

ề

ợ

• xi = (xi0 + vi1/|vk1| . xk0.Uk1 + vi2/|vk2| . xk0.Uk2 +…+ vij/|vkj| . xk0.Ukj ) / (1+ ṽi1/|vk1| . xk0.Uk1+ ṽi2/|vk2| . xk0.Uk2+…+ ṽij/|vkj| . xk0.Ukj)

• Trong đó ṽij = Σv j ị trong ph n ng th j ứ

ả ứ

ộ

ả ứ

ể

ứ

• Ukj đ chuy n hóa th k trong ph n ng th ứ j

ng c a các c u t

th i trong

ấ ử ứ

ủ

l • V j ị h s t ệ ố ỷ ượ ph n ng th j ứ ả ứ

9/12/2012 7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Uk = (xio – xi)/(xio/|vk|.[x - v])

ọ

ng 2. Nhi Ch ph n ng hóa h c

ươ ả ứ

t đ ng h c các ệ ộ ọ

Enthalpie c a ph n ng hóa h c.

ả ứ

ủ

ọ

1.1. Nhi

t sinh

ệ

t ph n ng t o thành

1mol m t h p ch t nào đó t

các nguyên t

ệ

ả ứ

ộ ợ

ấ

ừ

ố

Nhi ạ ΔHf (f: formation)

t sinh tiêu chu n

ộ ợ

ủ ả oC, áp

ẩ ΔHf,298 c a m t h p ch t là enthalpie c a ph n ấ ả ứ

ủ ấ

ạ

ả

ợ

ở

Nhi ệ ng t o thành 1 mol h p ch t đó và ph n ng x y ra ứ su t P = 1,03125 bar

ấ

C (C: combustion) c a m t mol ch t là nhi ủ

ộ

ả

ệ ứ

ể

ấ

ố

t c a ph n ệ ủ hay h p ch t) ấ ợ

t cháy: ΔH Nhi ấ ng đ t cháy 1 mol ch t đó (có th là nguyên t ố b ng oxy phân t

. ử

ằ

ệ

ợ

ả ứ ấ

oC, áp su t P = 1,03125 bar. i 25

oC và s n ph m cháy cũng ẩ

ẩ ΔHf,298 nhi t c a ph n ng đ t cháy 1 mol h p Nhi ố ệ ủ 25 ch t đó và ph n ng x y ra ả ở Ph n ng b t đ u và k t thúc t ả ạ ế ắ ầ oC, áp su t P = 1,03125 bar. đi u ki n tiêu chu n 25 ph i ệ

t sinh tiêu chu n ấ ả ứ ả ứ ả ở ề

ẩ

ấ

9/12/2012 8

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Tính toán enthalpie ph n ng

ả ứ

•

RH298o = Σvi (ΔHf,298o)I

Đ nh lu t Hess: Δ ậ

ị

•

Enthalpie ph n ng

m t nhi

t đ nào đó:

ả ứ

ở ộ

ệ ộ

•

po(T)dT

ΔRHTo = ΔRHToo + ΔCʃ

•

Trong đó ΔCop (T) = Σvi .Cpoio(T)

•

t dung riêng c a c u t

th i s ch, t

i nhi

t đ T và P =

ệ

ấ ử ứ

ủ

ạ

ệ ộ

•

V i Cớ poio = là nhi 1,01325 bar)

các nguyên t

ẩ

•

ộ ợ tr ng thái tiêu chu n có ho t đ là 1 đ ẩ

ấ ừ ạ ộ

t n t c tính b ng ph ằ

m i ố ồ ạ ở ỗ ươ

ượ

t sinh tiêu chu n c a m t h p ch t t Nhi ệ ủ nhi t đ , ệ ộ ở ạ trình sau đây:

(ΔHf,T0) = (ΔHf,o0)hc + (HTo – Hoo)hc - Σ|vngt|(HTo – Hoo)ngt

•

V i kí hi u hc: h p ch t, ngt: nguyên t

ệ

ấ

ớ

ợ

ố

HTo : enthalpie c a ch t

tr ng thái tiêu chu n, nhi

t đ T

ấ ở ạ

ủ

ẩ

ệ ộ

•

Hoo enthalpie c a ch t

tr ng thái tiêu chu n, nhi

t đ 0 (K)

ấ ở ạ

ủ

ẩ

ệ ộ

•

ΔHf,o0 : Nhi

tr ng thái tiêu chu n, nhi

t đ 0(K)

ệ

t sinh c a ch t ủ

ấ ở ạ

ẩ

ệ ộ

•

9/12/2012 9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t sinh tiêu

ệ

i nhi

f,T0)hc , (ΔHf,o0)hc là nhi t đ T và 0(K);

• Trong ph ươ chu n c a h p ch t t ủ ẩ

ng trình trên (ΔH ấ ạ ợ

ệ ộ

tr ng thái tiêu

ợ

ấ ở ạ

• (HTo)hc , (Hoo)hc là enthalpie c a h p ch t ủ t đ T và 0 (K). chu n

nhi

ệ ộ

ẩ ở

t sinh c a nguyên t

nhi

t đ T và 0

ệ

ủ

ố ở

ệ ộ

• (HTo)ngt , (Hoo)ngt là nhi (K)

• |vngt| là h s t

ng c a nguyên t

ệ ố ỷ ượ

ủ

ố

m t nhi

ả ứ

ủ

ẩ

ộ

ở ộ

t ệ

• Enthalpie ph n ng tiêu chu n c a m t ph n ng đ T nào đó:

ộ

• ΔR HTo = Σvi[(HTo – Hoo)ngt + ΔHf,o0]I

ng c a ch t tham gia ph n ng th

ệ ố ỷ ượ

ả ứ

ủ

ấ

ứ

• Trong đó vi là h s t i

thi

ế ủ

ả

ề

t c a Dulong thì t i xem là t

• Nhiên li u r n, theo gi ệ ắ k t v i hydro còn ph n hydro còn l ầ

ế ớ

ạ

t c oxy đ u liên ấ ả do ự

• Ho = 339,1.WC + 1442,8(WH – Wo/8) + 144,7WS kJ/kg

ng C, H,O và S

• Trong đó WC , WH, Wo, WS là ph n kh i l

ố ượ

ầ

9/12/2012 10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ở

ộ

t ệ

ệ i đi m s ể ể ỏ

t tr th p

• B i vì ở ngu i khói lò xu ng d ố ng ng t c a n ụ ủ ướ ư , ch tính nhi th c t ỉ ự ế

c phép làm các lò công nghi p không đ ượ ng cho nên nhi ươ ướ c không th t a ra, vì v y trong ậ ệ ị ấ

• HU = HO -2512(9.WH + WH2O) kJ/kg

c (kJ/kg); W

ơ ủ c (ph n m ) trong nhiên li u

H2O ph nầ ệ

ng c a hydro

• 2512 là nhi kh i l ướ ố ượ và WH là ph n kh i l ố ượ

t hóa h i c a n ệ ng c a n ủ ầ

ướ ầ ẩ ủ

9/12/2012 11

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Cân b ng hoá h c ọ

ằ

• Xét ph n ng thu n ngh ch đ n gi n : ậ

ả ứ

ả

ị

A + B↔ C + D

•

th ) = k1 CA CB

• V n t c ph n ng thu n : (-r ả ứ

ậ ố

ậ

ng ) = k2 CC CD

• V n t c ph n ng ngh ch : (r ả ứ

ậ ố

ị

•

đi u ki n cân b ng : (-r

th ) + (rng ) = 0

Ở ề

ệ

ằ

• k1/k2 = CCCD/CACB

• H ng s cân b ng K

C = k1/k2 = CCCD/CACB

ằ

ố

t – năng l

ệ ộ

ượ

ệ

ở

• Th nhi ng Gibbs ế áp su t không đ i G ho c th tích F không đ i. ổ ấ

t đ ng đ ng nhi ẳ ặ ổ

ể

• ΔGo = -RT.lnKp

ΔFo = -RT.lnKC

9/12/2012 12

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ươ

ự ế

ủ

ng trinh Van’t Hoff bi u di n s bi n thiên c a • Ph ễ ể t đ . h ng s cân b ng theo nhi ệ ộ ố ằ

ằ

• d(lnK)/dT = ΔHo/RT2

đi u

ả ứ

ủ

ở ề

• ΔHo đ bi n thiên enthalpie c a ph n ng ộ ế ki n chu n ẩ

ệ

9/12/2012 13

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ng 3. Đ ng h c các quá trình công

ọ

ươ

ộ

Ch ngh hóa h c ọ ệ

• 1. V n t c ph n ng hoá h c ọ ậ ố ả ứ

ả ứ ng c a m t c u t ị ệ ộ ấ ử ổ ề ượ ự

• Đ nh nghĩa chung : v n t c ph n ng hóa h c th ọ ể ậ ố hi n s thay đ i v l nào đó tham gia ph n ng theo th i gian. ủ ờ ả ứ

ng luôn

• L u ý : V n t c ph n ng là m t đ i l ậ ố ư ng ho c b ng không, vì v y : luôn d ộ ạ ượ ậ ả ứ ằ ươ ặ

ẽ ả ứ ế ấ ấ

• s mang d u (-) n u là ch t tham gia ph n ng (tác ch t) ;ấ

ẽ ấ ạ ế ấ ả

9/12/2012 14

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• s mang d u (+) n u là ch t t o thành sau ph n ng (s n ph m) ả ứ ẩ

• V i ph n ng đ ng th

ả ứ

ồ

ớ

ể

• u = 1/v . dN/dƬ

• u = 1/F. dN/dƬ

đã ph n ng, v là th tích vùng

ể

ả ứ ặ

ữ

• N là s mol c u t ph n ng. F là di n tích m t phân cách gi a các pha,

ấ ử ệ là th i gian. ờ

ố ả ứ Ƭ

v i lũy th a c a n ng đ

ả ứ

ừ

ủ

ồ

ộ

• V n t c ph n ng t ỷ ệ ớ s n ph m. aA + bB → dD

ậ ố ả

ẩ

• u = k[A]α[B]β

ố ố

ụ

ộ

ỉ

• k là h ng s t c đ ph n ng và ch ph thu c vào ả ứ nhi

ằ t đệ ộ

α,β là các s mũ xác đ nh b c ph n ng

ả ứ

ậ

ố

ị

9/12/2012 15

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Ph n ng không thu n ngh ch

ả ứ

ậ

ị

• aA + bB → dD

• uD = k[A]α[B]β

• Ph n ng thu n ngh ch

ả ứ

ậ

ị

• aA + bB ↔ dD

• uD = k[A]α[B]β – k2[D]γ

• D i d ng chung

ướ ạ

uD = k1[A]α[B]β[D]γ – k2[A]α’[B]β’[D]γ’

•

• k1/k2 = [D]eγ’-γ/([A]eα’-α[B]eβ’-β)

• Và h ng s cân b ng là K = [D]

ed/([A]ea[B]eb)

ằ

ố

• T l

ỷ ệ 1/k2 = Kn

• n = (α-α’)/a = (β-β’)/b = (γ-γ’)/d

9/12/2012 16

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• A → D v n t c ph n ng là

ậ ố

ả ứ

• u = -1/v . dNA/d = k[N

A/v]

• N u v là h ng s ta có ằ

ế

ố

• u = - dCA/d = kC

A d

ễ

ể

ướ ạ

i d ng s mol ban ố

• N u bi u di n n ng đ t c th i C ờ ồ đ u a và s mol đã ph n ng X M

ộ ứ ả ứ

ế ầ

ố

• - d(a-XM)/d = k(a-X

M) và dXM/dƬ

• L y tích phân dX

ấ

M/(a-XM) = kdƬ

• XM = a(1-e-k Ƭ )

• k = 1/(Ƭ2-Ƭ1). ln(a-X1)/(a-X2)

• Th i gian bán h y c a ph n ng ủ

ả ứ

ủ

ờ

• Ƭ1/2 = ln2 / k = 0,6932/ k

t đ theo

ả ứ

ộ ủ

ố ố

ụ

ộ

ệ ộ

ng trình Arrhenius

• H ng s t c đ c a ph n ng ph thu c vào nhi ằ ph ươ

• k = k0e-E/RT

9/12/2012 17

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ng ho t hóa, R là h ng s khí và k

o là

ượ

ạ

ằ

ố

• E là năng l h ng s ằ

ố

• k1/k2 = k0.e-E/RT1 /k0.e-E/RT2 = eE/R(1/T2 – 1/T1)

• ln(k1/k2) = E/R(1/T2 – 1/T1)

• E = 19,1T1T2/(T1-T2).logk1/k2

9/12/2012 18

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ƯƠ

NG 4. THI T B PH N Ế

Ả

Ị

CH NGỨ

Ề ệ

ọ ạ

ả ứ

ả

Ư ệ

•

ế ị

ậ

năng su t (do v n ấ ọ ọ ộ

ệ

ể

I THI U V TBP I-GI Ư : Ệ Ớ i thi u: I.1-Gi ệ hi n các ph n ng hoá h c t o ra s n-TBP - h ớ ph m c a m t quá trình s n xu t,do đó quy t đ nh ấ ả ộ ủ ẩ th ng thi t b th c ế ị ự ố t c ph n ng r ) và hi u qu (đ chuy n hoá X và đ ch n l c S) ả ứ ả ộ ố c a s n xu t. ả ủ

ấ

-V n t c ph n ng

ậ ố

ả ứ

chuy n hoá ch t i ấ :

ể

•

Ri = ± dNi / Vdt .

(1.1)

ẩ

ạ

ả

ố

ủ ng), d u tr là tiêu hao (ch t ph n ng).

Trong đó: Ni-S mol c a ch t i, d u c ng là t o thành (s n ph m ph n ộ ấ ả ứ ứ

ấ ấ

ừ

ấ

V-Th tích c a h th ng ủ

ệ ố

ể

Khi th tích không đ i ta có C

i = Ni / V, do đó pt (1.1) thành:

ể

ổ

Ri = ±dCi / dt .

(1.2)

9/12/2012 19

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

•

-Đ chuy n hoá

ể

ộ

c a ch t i: ủ

ấ

Xi = (C0 - C1) / C0 = 1 - C1/C0 .

(1.3)

( hay n ng đ ban

ồ

ộ ch t ph n ng i đi vào ả ứ

ấ

ộ

ồ

•

Trong đó : C0- n ng đ đ u)ầ

( hay n ng đ cu i )

C1- n ng đ ồ

ộ ch t ph n ng i đi ra ả ứ

ấ

ộ

ồ

ố

-Đ ch n l c đ i v i s n ph m i:

ố ớ ả

ọ ọ

ẩ

ộ

•

Si = Ci / ∑Cj

j = 1, n

(1.4)

Trong đó: Ci -n ng đ c a

ộ ủ s n ph m i ả

ẩ

ồ

trong h n h p ph n ng . ợ

ả ứ

ỗ

•

n ng đ các s n ph m

j -t ng ổ

ẩ trong h n h p ph n ỗ

ả

ợ

ộ

ồ

ngứ

9/12/2012 20

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

(cid:229) C

V TRÍ H TH NG TBP TRONG S Đ CÔNG NGH

Ơ Ồ

Ố

Ệ

Ị

Ệ

Trong s đ công ngh TBP n m

v trí nh sau :

Ư ằ ở ị

ơ ồ

ệ

H.1.1- L u đ kh i c a công ngh s n xu t .

ố ủ

ệ ả

ấ

ồ

ị ỗ

ả ứ

ợ

ế ả ệ

ấ

ệ ...mà sinh viên đã làm quen trong môn

ế ị ự ư ư

ụ

ế ị chu n b h n h p ph n ng, t b Trong đó h th ng thi ẩ ệ ố ng l n ẩ có th g m m t s l tách và tinh ch s n ph m ớ ộ ố ượ ể ồ t b th c hi n các quá trình chuy n kh i và truy n các thi ể ề ố t nh ch ng luy n, h p th ,h p ph , trích ly, đun nóng, nhi ụ ụ ấ ư ệ làm l nh, ng ng t ạ h c "Quá trình và thi

t b hoá h c ".

ế ị

ọ

9/12/2012 21

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

I.2-Đ c đi m :

ể

ặ

- Đa d ngạ

•

• Do đi u ki n ph n ng r t khác nhau: ả ứ

ề

ệ

ấ

nhi

ệ ộ ph n ng có th t ả ứ

ể ừ

ệ ộ

ả

ồ

t đ *Nhi 9000C, cá bi ệ nh ng gi

ể ế i pháp h p lý c p hay gi

i nhi

ữ

ả

t có th đ n 1300-1500 ấ

ả

ợ

t đ phòng đ n 800- ế 0C. Đ ng th i ph i có ờ t ph n ng. ả ứ

ệ

áp su t khí quy n ( 0,1 MPa ) đ n 70

ể ừ

ế

ể

ấ

*Áp su t ấ có th t MPa.

ườ

ng dùng áp su t kho ng 2- ấ ng v n t c ph n ng ậ ố

ả ả ứ

Trong nhi u ph n ng pha khí th ả ứ ề 3 MPa đ gi m th tích TBP , tăng c ể ể ả và h s trao đ i nhi

Ư t v i thành thi

ệ ớ

ệ ố

ườ t b . ế ị

ổ

ớ

ỗ

ạ

ọ

ợ

ấ ố ơ

V i m i áp su t c n có d ng hình h c c a thi ấ ầ ủ hình ống, hình c u ch u áp su t t t h n hình ị ầ

t b phù h p : ế ị h p, m t ph ng. ẳ ặ ộ

9/12/2012 22

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

các ả ứ ế ị t b có th ti n hành ể ế ở

• Ph n ng trong thi tr ng thái pha khác nhau: ạ

*Đ ng th : khí, l ng ể ỏ ồ

ệ ị ể ắ ỏ ỏ

*Các h d th khí-r n, khí-l ng, l ng-r n, ắ l ng-l ng ỏ ỏ

ắ ắ ỏ ỏ

*Các h ba pha khí-l ng-r n, l ng-l ng-r n, ỏ ệ khí-l ng-l ng ... ỏ ỏ

, t ng hãng ừ Ư

i có nh ng hãng có công ngh , xúc ệ

9/12/2012 23

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Tính đa d ng c a TBP còn do ủ ạ trên th gi ữ ế ớ tác và h th ng TBP riêng c a mình ệ ố Ư ủ

Đ C ĐI M TBP Ể

Ặ

Ư…

-Ph c t p ứ ạ

•

ph nả

( chuy n kh i: dòng ch y , ố ể

t, ệ

t ) x y ra ả

• Do trong TBP Ư các quá trình hoá h c ( ọ ) và v t lý ng ứ ả ậ khu ch tán, và các quá trình nhi t: truy n nhi ề ế ệ to và thu nhi đan xen và nhả ệ ng l n nhau h ả ưở ẫ

ườ ậ

ớ ả ứ

ng tuy n ế ệ ộ còn các ph n ng hoá h c ọ theo t đ ệ ộ ở ạ

9/12/2012 24

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Trong đó, các quá trình v t lý th tính v i nhi t đ , ph thu c vào nhi ộ ph ng trình Arrhénius ( d ng hàm mũ phi tuy n ế ). ụ ươ

ệ

a/Thi

I.3- Phân lo i TBP : ạ 1/Theo ch đ làm vi c : ế ộ t b làm vi c gián đo n ệ ế ị

ạ

•

*Ch dùng cho pha l ng .

ỏ

ỉ

c c a quá trình: n p li u, đun

ướ ủ

ệ

ạ

•

c th c hi n trong m t thi

*Các b nóng, ti n hành ph n ng, làm ngu i và tháo ế t b . s n ph m, đ ế ị ẩ ả

ả ứ ự

ộ ộ

ượ

ệ

t đ , áp

ộ

ệ ộ

• Do đó các thông s ố nh n ng đ , nhi su t ...thay

đ i theo th i gian.

ư ồ ờ

ấ

ổ

ụ ế

•

ả ứ

ấ

Ví d : ti n hành ph n ng trong thi t b lo i ả ứ ế ị ạ thùng có khu y n ng đ ch t ph n ng thay ộ ồ đ i theo th i gian nh hình 1.2. ư

ổ

ờ

9/12/2012 25

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ

ạ

H.1.2-Mô hình TBP làm vi c gián đo n và thay đ i ổ n ng đ theo th i gian

ồ

ờ

ộ

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ế ị

t b làm vi c n a gián đo n: ử

ệ

ạ

b/Thi •

ả ứ m t ch t cho gián đo n, m t ch t ấ

ấ

ạ

ộ

• *Ch t ph n ng: ấ cho liên t c.ụ

• Ch t cho gián đo n th

ng là ch t l ng, ví d ch t A.

ạ

ấ

ườ

ấ ỏ

ụ

ấ

ng là ch t khí hay có th là

ể ﬁ C

• Ch t cho liên t c th ườ ch t l ng, ví d ch t B. Ph n ng: A + B ấ

ấ ả ứ

ấ ấ ỏ

ụ ụ

nghèo ch t B trong h n h p ph n

ớ

ụ

ấ

ả

ợ

ỗ

ﬁ D

• V i m c đích luôn ng tránh ph n ng ph : B + C ả ứ

ụ

ứ

ệ ủ

t c a ph n ng phù h p v i ớ

ả ứ

ợ

i nhi

• Hay đ ể v n t c to nhi ậ ố ả t c a thi kh năng gi ệ ủ ả

ả

ế ị . t b

9/12/2012 27

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

hình

ả ứ

ộ

ổ

ờ

ư ở

*N ng đ A và B thay đ i theo th i gian ph n ng nh ồ 1.3

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

c/Thi

ế ị

t b làm vi c liên t c ụ ệ

•

ạ

*Đây là lo i thi ặ nghi p v i qui mô s n xu t l n.

t b th ế ị ườ ả

ng g p trong công ấ ớ

ệ

ớ

•

ạ

ừ

ở

ờ

ở ạ

ố ủ

ượ

ổ

ẩ ở

ộ

ộ ứ ạ

ệ ố

ế ị

ủ

(steady state ): là tr ngạ *Tr ng thái d ng c c a TBP sau khi m máy m t thái đ t đ ộ ạ ượ ủ tr ng thái này th i gian, các thông s c a quá trình không thay đ i theo th i gian t ,lúc đó s nả ổ ờ c có ch t l ph m thu đ ng n đ nh. T khi ấ ượ ừ ị giai đo n quá m máy đ n tr ng thái d ng ta có ạ ừ ạ ế đ , ộ th i gian quá đ ph thu c vào ch đ dòng ế ộ ụ ờ ch y trong thi t b và đ ph c t p c a h th ng ộ ả TBP .Ư

•

9/12/2012 29

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Th i gian l u trung bình: ư

ờ

t b khác nhau

ự

ấ

ế ị

th i gian l u trung

ờ ụ

ả ứ ả

ộ

ờ

• Th i gian l u th c c a ch t ph n ng trong thi ủ , ph thu c vào ch đ dòng ch y. Ta có ế ộ bình theo đ nh nghĩa sau: ị

tTB = VR / FV

Trong đó: tTB

[ h ].

-Th i gian l u trung bình. ư

ờ

[ m3 ].

-Th tích TBP . Ư

ể

-L u l

ng c a dòng .

[ m3 / h ].

ư ượ

ủ

9/12/2012 30

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2/Theo ch đ dòng ch y :

ế ộ

ả

thay đổi từ ở đầu vào

*Mô hình đẩy lý tưởng : Là mô hình dòng chảy trong thiết bị chuyển động tịnh tiến theo thứ tự trước sau như chuyển động của pittông trong xi lanh Và do đó nồng độ chất phản ng ứ từ, bắt đầu là CA0 đến đầu ra là CAL như

ở hình 1.4

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

*Mô hình khuấy lý tưởng : ¡Là mô hình dòng chảy trong thiết bị được khuấy trộn mạnh, chất phản ng ứ đi vào được trộn lẫn đồng đều ngay tức khắc trong thiết bị, do đó nồng độ chất phản ng ứ thay đổi đột ngột ở tại đầu vào của thiết bị như ở hình 1.5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Mô hình khu y lý t

ng…

ấ

ưở

ồ

•

ả ứ ầ

ấ ằ

ề

ắ

ộ n ng đ ch t ph n ng *Cũng do khu y tr n ấ ộ là t b đ ng đ u và b ng đ u ra trong kh p thi ế ị ồ C1.

ồ

ấ

ế ị ấ

•

ầ

ộ ộ ả ứ

ể ấ

năng su tấ ng th p h n ơ ấ

ấ

t b th p *Do n ng đ ch t ph n ng trong thi ả ứ (nh t là khi đ chuy n hoá X yêu c u cao ) nên ấ v n t c ph n ng th p và do đó ậ ố TBP theo mô hình khu y lý t ưở Ư đ y lý t

ng.

ưở

ẩ

ả

ộ

•

ế ị

ưở

ấ ớ

Nói m t cách khác, đ đ m b o đ chuy n hoá ể ả ộ ể t b theo mô hình khu y lý t X nh nhau thi ng R l n h n nhi u so v i mô hình c n có th tích V ề ớ ể ầ ng, đ c bi t khi X yêu c u cao. đ y lý t ệ ặ ưở ẩ

ầ

9/12/2012 33

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

¡ *Để đảm bảo năng suất thiết bị cao với mô hình khuấy lý tưởng hệ thống nhiều thiết bị khuấy nối tiếp được sử dụng như hình 1.6.

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ồ

ộ

ấ

ổ ừ

ả ứ ủ

ầ

→∞ ) s thay đ i n ng đ ẩ

ệ ố ổ ồ ợ

tr ư ở ườ

hình 1.6 n ng đ ch t ph n ng thay đ i t ng • * Ở n đủ đ u vào đ n đ u ra c a h th ng, khi b c t ế ậ ừ ầ i h n khi n l n (gi ộ ự ớ ạ ớ ng h p đ y lý ch t ph n ng gi ng nh ố ả ứ ấ (hình 1.4 ). ng t ưở

•

ố

ệ

ố

ừ

ờ ề ng th hai có th cho vào t

ể

t b n trong h Trong th c ti n công nghi p s thi ệ ế ị ự ễ 4 đ n 10 đ ngoài vi c đ m b o th ng th ng t ệ ể ả ả ế ườ ể phân bố t b còn đ năng su t c a h th ng thi ế ị ệ ố ấ ủ th i gian l u đ ng đ u h n, nhi t đ có th ể ệ ộ ơ ề ồ ư t b và ch t ph n t ng thi đi u ch nh khác nhau ả ấ ế ị ở ừ ỉ theo t ng thi t b t ế ị ừ ừ ừ ứ ứ theo yêu c uầ

9/12/2012 35

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3/Theo tr ng tháí pha:

ạ

ề ồ

ượ

ề

ộ

•

ấ t đ trong thi

*H đ ng th : ệ ồ các c u t ấ ử

ể C n đ ầ và nhi ệ ộ

c khu y tr n đ đ ng đ u v n ng đ ộ ể ồ t b ph n ng. ả ứ ế ị

ạ

ầ

ề ặ ế

•

ố ớ ệ ườ

ệ ị ể Đ i v i h này c n chú ý t o b m t ti p xúc pha ng v n t c ph n ng. ả ứ ậ ố ượ khu y tr n t c C n đ ấ ầ

ộ ố , t o nhũ t ạ

ươ

ỏ

ệ ị ể

Đ đ m b o b m t ti p xúc pha c a h ề ặ ế ể ả ặ ặ

ả ủ ọ

ủ ệ ắ có b m t ề ặ

ỏ ộ

ệ

ấ

*H d th : l n đ tăng c ể ớ -H d th l ng - l ng: ệ ị ể ỏ có b m t ti p xúc l n. ớ ề ặ ế -H d th khí - l ng: này c n ầ khu y tr n ho c s i b t ho c dùng đ m r n riêng l n.ớ

ề ặ ế

ắ B m t ti p xúc pha là

ỏ

b m t ề ặ

ng là v t li u

ườ

ậ

ậ ệ

-H d th khí - r n và l ng - r n: ắ ệ ị ể c a ch t r n ủ x p có b m t riêng l n ho c có đ phân tán cao. ề ặ ố

ấ ắ , do v y ch t r n ( là xúc tác ) th ấ ắ ặ

ớ

ộ

•

khí - l ng - r n,

ệ

ề

ặ

ắ

ỏ

Trong công nghi p cũng hay g p h nhi u pha: l ng - l ng - r n ỏ ỏ

ắ

9/12/2012 36

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

4/Theo ch đ nhi

ế ộ

ệ

*Đo nạ

•

nhi

t:ệ

• -Không có b ph n trao đ i nhi

t .

ậ

ộ

ổ

ệ

ử ụ

ả ứ

ả

ph n ng có t th p hay ít nh y v i s thay đ i ổ ạ

ớ ự

ệ ứ

ệ

-Hay s d ng vì đ n gi n, cho các ơ hi u ng nhi ấ t đ . nhi ệ ộ

• *Đ ng nhi ẳ

ệ

• -Th

ng g p

các thi

t b có khu y tr n t

ườ

ặ ở

ế ị

ộ ố

ấ

ệ

ế ị

ề ặ t,

ố t b

i gradien nhi

t đ theo

ệ tuy v y ậ ở ệ ộ

ng tr c ng xúc tác .

t b ph n ng xúc - Trong tài li u đôi khi g i thi ả ứ ọ tác khí - r n d ng ng chùm có b m t trao đ i ổ ạ ắ t l n là thi nhi ế ị t a đ ng nhi ự ệ ớ ẳ t b lo i này v n t n t thi ẫ ồ ạ ế ị ạ ng kính và h đ ướ ườ

ụ ố

9/12/2012 37

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• *T nhi ự

ệ

đ n gi n và kinh t

• -Hay dùng khi có th vì ể

ả

ế .

ả

t đ l n và có kh năng trao ệ

to nhi ả ả ứ

đ đ t ể ạ

ệ ủ ớ t ph n ng v i nguyên li u vào ớ t đ mà ph n ng có th ti n hành .

-Ph n ng ả ứ đ i nhi ệ ổ nhi ệ ộ

ả ứ

ể ế

t theo qui ho ch:

• *Ch đ nhi ế ộ

ệ

ạ

ng dùng đ

t t

ườ

ể đ t ch đ nhi

ế ộ

ệ ố ư cho i u

-Th ạ quá trình ph n ng .

ả ứ

ề

t b lo i ng , thi ế ị ạ ố ế ị t và h th ng nhi u thi ề ệ ố

t b có nhi u ngăn t b khu y n i ố

ế ị

ấ

ặ ở thi -G p đo n nhi ệ ạ ti p .ế

9/12/2012 38

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

II/ TH I GIAN L U

Ờ

Ư

ủ ả ứ

vì ế ị

ả ứ ế ưở ể ả ộ ọ

• -Th i ờ gian l u c a ch t ph n ng trong ư ấ thi t b là th i gian ti n hành ph n ng, ế ờ v y nó nh h ậ hoá X và đ ch n l c S. ộ ng quan tr ng đ n đ chuy n ọ ọ

ụ ố ế

ả ứ ẩ ả ẩ

ả ộ ủ ụ ồ ộ ờ

9/12/2012 39

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Ví d : ta có ph n ng n i ti p A→B→C, trong đó B là s n ph m chính và C là s n ph m ph , ụ n ng đ c a A, B và C ph thu c vào th i gian ph n ng nh hình 2.1 ả ứ ư ở

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

s t ả ử ạ

ể

ồ

ờ

• Gi 1 n ng đ các ch t i th i đi m t ấ ộ A, B, C là CA1, CB1 và CC1 ta có:

1=1- CA1/CA0.

Đ chuy n hoá: X ể

ộ

•

Đ ch n l c:

ọ ọ

ộ

•

S1=CB1/ ( CB1 + CC1 ).

ư ể ấ

ư c a chúng

ố ờ

• -Ph ụ thu c vào ch đ dòng ch y, th i ế ộ ờ ả ộ c a dòng vào gian l u c a các ph n t ầ ử ủ ủ có th r t khác nhau. Do v y c n nghiên ậ ầ c u ứ phân b th i gian l u ủ trong thi

t b . ế ị

9/12/2012 41

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

II.1-TH I GIAN L U TRONG CÁC MÔ HÌNH LÝ T

Ờ

ƯỞ

1/Hàm phân b TGL:

ố

Hàm E(t): Định nghĩa: Phần của dòng vào có thời gian lưu trong thiết bị từ t đến t+dt là E(t).dt. Từ định nghĩa trên ta có:

= 1

( 2.1 )

(cid:242) E(t).dt 0

= tTB

( 2.2)

E (t ).t .dt (cid:242) 0

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Hàm F(t):

•

F(t) là ph n c a dòng có th i gian l u trong

ủ

ầ

ờ

•

Đ nh nghĩa: thi ỏ ơ

ị t b nh h n t. ế ị

t b

ủ

ầ

th i ế ị ở ờ

• *T đ nh nghĩa này F(t) là ph n c a dòng đi vào thi đi m t = o và đ n th i đi m t đã ra kh i thi ể ờ

ừ ị ể

t b . ế ị

ế

ỏ

ầ

ể

ờ

t b ế ị ở ờ F(t)].T [1-

• *Ph n c a dòng đi vào thi ủ t b là t v n còn trong thi

ế ị

ẫ

th i đi m t = 0 đ n th i đi m ừ đ nh nghĩa v F(t) ta có:

ế ề

ể ị

•

Khi t = 0 thì

F(t) = 0

Khi t =∞ thì

F(t) = 1

( 2.3 )

•

F(t) =

hay E(t) =dF(t)/dt

(2.4 )

t E (t ).dt (cid:242) 0

9/12/2012 43

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ị ủ

ố

II.2-Giá tr c a hàm phân b TGL trong các mô hình lý t

ng:

ưở

ừ ị

ủ

ị

ố

• -Mô hình ĐLT - T đ nh nghĩa c a mô hình này và đ nh nghĩa c a hàm phân b ủ F(t) ta có giá tr c a hàm phân b TGL nh sau:

ị ủ ư

ố

• Khi 0 < t < tTB

thì

F(t) = 0

t > tTB

• Khi

thì

F(t) = 1 ( 2.5 )

ng bi u di n F(t)

ể ễ hình 2.2

• Ta có đ ườ theo t nh ư ở

9/12/2012 44

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ừ ị

ủ

ấ ằ t b các ph n t ế ị ộ

ề

• -Mô hình KLT -T đ nh nghĩa c a mô hình này và c a F(t) ta th y r ng do khu y tr n ộ ấ c a dòng m nh trong thi ầ ử ủ ạ c tr n đ u kh p trong th tích v a vào đ ể ắ ừ c a thi ủ

ượ t b . ế ị

ả

ủ

ầ ử

c a ra t b là ế ị

ủ

không phân bi

t l ch s c a

ầ ử không t b là nh nhau, ư c hay vào sau. vào tr ướ ệ ở ử ấ ấ hi n có trong thi ầ ử ệ ử ủ

ệ ị

• Do v y ậ kh năng đi ra c a các ph n t hi n có trong thi ế ị ệ phân bi t ph n t ệ Nói cách khác, xác su t xu t hi n c a nh ng ph n t ữ nh nhau ư chúng.

9/12/2012 45

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ớ

ặ ở

ầ ử ừ

ư ậ ể

ử

ế ị

ằ t b t ế ị ừ ữ

ầ

ử

ằ

ả ứ

ủ

ố ừ

ề

• Nh v y: • Có th có ph n t v a m i vào đã có m t c a ra và ra kh i thi t b nên TGL b ng 0 ỏ đã vào thi • Và có th có ph n t lâu ầ ử ể t b nên TGL c a nh ng ph n m i ra kh i thi ủ ế ị ỏ ớ ¥. t này b ng • Nghĩa là TGL c a ch t ph n ng trong mô ấ hình KLT không đ ng đ u và phân b t 0 ồ đ n ế ∞ .

9/12/2012 46

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ề có TGL

ế ấ ủ

ấ ữ ồ

ệ ử ấ ủ t b là t ế ị có TGL

t b là t+dt g m xác su t c a có TGL trong thi ầ ử ầ ử ấ ủ

• Theo lý thuy t xác su t ta có m nh đ sau: xác su t c a nh ng phân t trong thi ế ị nh ng ph n t ữ và xác su t c a nh ng ph n t là dt, nh v y có th vi ư ậ

ữ ể ế

• [ 1 - F(t+dt) ] = [ 1- F(t)].[ 1 - F(dt)] (2.6)

9/12/2012 47

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• [ 1 - F(t+dt) ] = [ 1- F(t)] . [ 1 - F(dt)]

( 2.6 )

F(t+dt) = F(t) + dF(t)

•

là nh nhau, ta

ả

ỏ

ế ị ủ

t b c a nh ng ph n t ữ

ầ ử

Vì kh năng ra kh i thi có:

F(dt) = FV .dt / VR = dt / tTB

•

Thay vào ph

ng trình ( 2.6 ):

ươ

1 - F(t) - dF(t) = [ 1 - F(t) ] . [ 1 - dt/ tTB ]

•

- dF(t) = - dt / tTB + F(t) . dt/ tTB = - dt/ tTB . [ 1 - F(t) ]

dF(t) / [ 1 - F(t) ] = dt/ tTB

•

( 2.7 )

9/12/2012 48

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

i ph

ng trình vi phân ( 2.7 ):

ả

ươ

• Gi

ng trình vi phân (2.7 ), ta có:

ả

ươ

i ph ln [ 1 - F(t) ] = - t/ tTB + C.

c C = 0

T đi u ki n ban đ u t=0 thì F(t)=0 đ ầ

ừ ề

ệ

ượ

= e-t/tTB

1 - F(t)

do đó

( 2.8 )

= 1 - e-t/tTB

F(t)

ể

ễ

• Đ ng bi u di n hàm F(t) c a mô hình KLT theo ph

ủ c trình bày

ng trình ( 2.8 ) đ

hình 2.3

ườ ươ

ượ

ở

9/12/2012 49

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012 50

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ư ậ ấ TGL c a các ph n t ủ

ầ ử 0 ố ừ ấ

• Nh v y, do khu y dòng vào r t khác nhau, phân b t đ n ế ∞ .

ộ

ả ấ

ố ớ

• Làm gi m đ chuy n hoá X (và do đó ể ả t b ) và đ ch n l c gi m năng su t thi ọ ọ ộ ế ị S (đ i v i các quá trình ph n ng n i ố ả ứ ti p).ế

thi ế ị ạ ớ ể

ơ ộ

9/12/2012 51

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Đ đ t đ chuy n hoá nh nhau so v i mô ể ạ ộ ể t b lo i này c n có th tích hình ĐLT ầ ở l n h n, s chênh l ch đó ph thu c vào ụ ệ ự đ chuy n hoá X yêu c u. ớ ộ ể ầ

H th ng nhi u thi

ệ ố

ề

ế ị

t b khu y n i ti p liên tuc: ố ế

ấ

ố ế

ế ị

ề

ượ

ể

t b khu y n i ti p kh c ắ t b n đ l n ế ị ớ ố 5 n có th t

• Mô hình h th ng nhi u thi ệ ố c nh ượ ế

ủ ớ ể ừ

ấ c đi m trên v i s thi ph c đ ụ ( v lý thuy t khi n→∞ và trong th c t ự ế ề đ n 10 ).

ế

•

ị

t b khu y n i ố

ấ

ị

Giá tr hàm F(t) trong h th ng n thi ệ ố ế ị c xác đ nh b ng phép tính ti p liên t c có th đ ằ ụ ế c: cân b ng v t ch t, đ

ể ượ ượ ấ

ậ

ằ

F(t) = 1 - e- nt/tTB [1+(nt/tTB)+(nt/tTB)2/2!+...+(nt/tTB)n-1/(n-1)!] .

( 2.19)

9/12/2012 52

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ủ

ể

ố

ị

t b KLT n i ố ế ị q=t/t TB).

Hình 2.5 bi u di n giá tr hàm phân b F(t) c a h th ng thi ti p làm vi c liên t c ph thu c vào t (tr c hoành có đ n v là ộ

ệ ố ơ

ễ ụ

ụ

ế

ệ

ị

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ở ệ ố

ế ị

ấ s thi ố

h th ng thi ả

ế ị

c a dòng vào

t b KLT t b n tăng kho ng phân ầ ử ủ

• T hình 2.5 th y rõ ừ n i ti p khi ố ế b TGL c a các ph n t ủ ố ẹ ạ ( quanh vùng t/tTB=1 ). h p l

ủ

ươ

ng bi u di n F(t) ễ ể ườ mô hình nh ng t ư ở ự c a dòng ầ ử ủ

đ ngồ

• Và khi n→∞ ta có đ c a h th ng t ệ ố ĐLT: TGL c a các ph n t ủ đ u và b ng t

TB.

ề

ằ

9/12/2012 54

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

II.3- TH I GIAN L U TRONG THI T B TH C

Ị Ự

Ờ

Ế

• -Thi

ế ị ự

ấ : t b th c lo i thùng có khu y

ạ

•

ườ

ấ ả ứ

ộ ớ . Trong th c ti n

ễ

ễ ự

ự ề

ệ

ế ị

ư ở

c tr n l n hoàn toàn

ấ thi ộ

ộ ẫ

ngườ

*N u ế có khu y tr n m nh và đ nh t ớ ộ môi tr ng ph n ng không quá l n có th coi nh mô hình ĐLT ể s n xu t công nhi p d th c hi n đi u này, ả nh t b nitrô hoá hydrocacbon th m, n ng đ các c u t ấ ử ượ ồ sau 8 giây trong khi TGL trung bình th trên 10 phút.

•

9/12/2012 55

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ườ

ộ

ng có đ nh t quá cao ta ớ ữ

• *Khi môi tr có tr ng thái trung gian gi a hai mô ạ hình ĐLT và KLT.

•

Ở h th ng nhi u thi

ề ỗ

t b khu y n i ế ị ố ấ t b s khu y tr n ế ị ự

ộ

c hoàn toàn thì nh h

ượ

* ệ ố ti p, ế n u trong m i thi ế không đ c a nó có th b qua đ

ả c,

ể ỏ

ấ ng ưở ượ coi như

ủ

ĐLT.

9/12/2012 56

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Thi

ế ị ự

t b th c lo i ng ạ ố :

•

• ể

ườ ộ ẫ ễ F(t) có d ng ch S do ạ ữ b i các ng tr c ng ụ ố ở

*Đ ng bi u di n tr n l n theo h ướ nguyên nhân sau:

ố ư do các dòng ấ •

1/ Khu y tr n đ i l u ộ chuy n đ ng xoáy gây nên. ể ộ

• theo ti ậ ố ế t di n ệ

2/ Do gradien v n t c dòng ngang c a ng. ủ ố

• ế , ử

9/12/2012 57

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3/ Khu y tr n do khu ch tán phân t th ng này không l n. ộ ấ ng nh h ả ườ ưở ớ

ể

ứ

ộ ẫ

ế ị

ế

ả

• *Đ nghiên c u hi n t ệ ượ trong ng gây nh h ưở chuy n hoá, chia véct

ng tr n l n c a dòng ch y ả ủ t b và đ ng đ n TGL trong thi ộ tr n l n thành hai thành ph n: ầ

ơ ộ ẫ

ố ể

H ng tr c ng v i h s tr n d c D

ớ ệ ố ộ

ụ ố

ướ

ọ

H ng đ

ng kính ng v i h s tr n ngang D

ướ

ườ

ớ ệ ố ộ

ố

ượ

c xác đ nh b ng ị

ằ

chu n s Peclet ố

ẩ

(kí hi uệ

Dl và Dr đ Pe ) nh sau: ư

Pel = v . L / Dl

và

Per = v . D / Dr

( 2.20 )

Trong đó: v - V n t c dài c a dòng ch y.

ậ ố

ủ

ả

•

L - Chi u dài c a ng ph n ng. ủ ố

ả ứ

ề

ng kính c a

ố

ườ

ủ

D - Đ ng kính ng hay đ ườ h t trong ng.

ạ

ố

9/12/2012 58

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

a/ ng r ng, ch y dòng:

Ố

ả

ỗ

ế

ệ ủ ế gây nên s sai khác

t di n ngang ự

ỗ

ố ư

ử

• -Gradien v n t c dòng theo ti ậ ố là nguyên nhân ch y u TGL trong ng r ng ch y dòng, khu ch tán ế ả ố đ i l u và khu ch tán phân t bé, có th b ể ỏ ế qua.

•

ệ ố ả

ố

-Tính F(t): V n t c dòng phân b trên ố ậ ố t di n ng theo m t parabol, ph thu c ti ộ ụ ặ ế r (hình vào kho ng cách r đ n tâm ng là v ế 2.6)

9/12/2012 59

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Tính F(t) c a ng r ng, ch y dòng…

ủ ố

ả

ỗ

•

vr = ( 2FV/π.r02 )[ 1 - ( r / r0 )2 ] (2.21) Trong đó r0 là bán kính c a ng.

ủ ố

ụ ố

ủ

ầ

•

Do đó , TGL c a ph n c a dòng cách tr c ng ủ m t kho ng r là ả

ộ

tr = L/vr = π.r02 (L / 2FV).[ 1 - (r/r0)2 ] = VR/2FV[ 1 - (r/r0)2]

tr = ( tTB / 2 ) [ 1 - (r/r0)2 ]

( 2.22 )

i tr c ng là

ủ

ạ ụ ố

•

Thay r = 0 có TGL c a dòng t t tâm(r=0) = tTB / 2

i thành ng là

ủ

ạ

ố

•

Thay r = r0 có TGL c a dòng t t thành(r=r0) = ¥

9/12/2012 61

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Tính F(t) c a ng r ng , ch y dòng…

ủ ố

ả

ỗ

•

ầ

ể

ả

ằ ậ ố

Có th xem ph n c a dòng ch y n m cách tâm ủ là r+dr (hình vành khăn 2πr.dr ) có v n t c nh nhau là v

đ nh nghĩa c a hàm F(t) ta có:

r, t

ừ ị

ủ

dF(r) = vr . 2πr.dr / FV

( 2.23)

• Thay vr t

ng trình (2.21) và rút g n,đ

c :

ừ

ươ

ọ

ượ

dF(r) = 4 [ 1 - (r/r0)2 ] r.dr / r0

ể

ả

ươ

•

Đ chuy n dF(r) thành dF(t) ph i dùng ph trình (2.22) .

9/12/2012 62

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

0)2 ] =tTB / 2t , l y vi phân

ừ

ấ

• T (2.22) ta có [ 1 - (r/r pt (2.22) ta rút ra:

rdr = r02 . tTB.dt / 4 t2

•

Thay vào pt (2.23) ,đ

c:ượ

dF(t) = tTB2.dt / 2 . t3

( 2.24)

ừ

ườ

ng h p ng ợ ố

T đó xác đ nh F(t) cho tr ị r ng ch y dòng nh sau: ỗ

ả

t = tTB/2, ∞.

•

F(t) = tTB2/2.∫ dt/t3

( 2.25 )

F(t)= 1 - (tTB/t)2/4

•

9/12/2012 63

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012 64

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

TBP th c… Ư ự b/ ng r ng,ch y r i : ỗ

ả ố

Ố

ch đ này

khu ch tán đ i l u do dòng

ố ư

ế

•

* Ở ế ộ ch y xoáy là chính ả

ậ ố

ế

•

ậ ố

ố

*V n t c dòng phân b theo ti t di n ng ệ ố ố hình thang ( hình 2.8 ), nghĩa là trừ có d ng ạ l p biên sát thành ng, v n t c dòng coi nh ớ đ ng đ u . ồ

ề

4 )

ị

ớ

•

ề

ể

ớ

ỏ

* Khi giá tr Re càng l n ( l n h n 10 chi u dày l p biên càng m ng và th tích l p ỏ ớ biên so v i Fớ V r t nh ,có th b qua,ta có ch ấ ế ể ỏ đ ộ dòng ch y t a mô hình ĐLT . ả ự

9/12/2012 65

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ạ

ả ứ ng g p trong th c t

c/ ng ph n ng có l p h t tĩnh ( h t xúc tác ớ Ố r n, th ắ

ạ ự ế

ườ

ặ

ườ

ạ tăng c

ng hi n t ế ị ng tr c ng và đ

ng ả ng kính

ệ ượ t b theo c ườ

ụ ố

ướ

• *L p h t ớ khu ch tán trong thi ế hai h ngố

ng đ

ng kính

ướ

ườ

ệ

• Đ c ặ bi t theo h theo mô hình nh ư hình 2.9.

9/12/2012 67

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ả

ư ậ

– dh tạ /2 và qua n l pớ – ndh tạ /2. Và nh v y, TGL

ậ ố

• Theo mô hình này khi dòng ch y qua m t ộ l p ớ h t b l ch ngang ạ ị ệ h t s l ch ngang l ch ngang làm cho v n t c dòng và đ ng đ u h n. ề

ạ ẽ ệ ệ ồ

ớ

ư ậ

c coi nh

ngố /dh t ạ ‡ 10 và L l p h t ạ /dh tạ ư ượ

• *Nh v y, khi D ‡ 10 ch đ dòng ch y ả đ ế ộ ĐLT.

9/12/2012 69

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

NG C A KHU CH TÁN D C Ế

Ủ

II.4- NH H Ọ Ả Đ N Đ CHUY N HOÁ X C A PH N NG Ộ Ế

ƯỞ Ể

Ả Ứ

Ủ

ụ ố

•

*Tr n ộ d c tr c ng ph n ng làm cho TGL không ả ứ đ ng đ u

ng đ n đ chuy n hoá X .

ọ ề và do đó nh h

ưở

ế

ể

ả

ồ

ộ

•

t b có th chia thành hai ph n:

*Dòng th c trong thi ự

ế ị

ể

ầ

-Dòng ĐLT v i v n t c dài là v .

ớ ậ ố

ế

ọ v i h s khu ch tán

l và chu n s

ướ

ớ ệ ố ẩ

ế ố Peclet v i kí hi u ớ

ệ

-Dòng khu ch tán d c ng tr c là D theo h ụ Pel:…

Pel = v . L / Dl

L-là chi u dài c a ng ph n ng . ủ ố

ả ứ

ề

9/12/2012 70

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

có tiết diện là S (hình

chuyển hoá chất A ﬁ

*Giả sử:Ống phản ng ứ 2.10). Tiến hành phản ng ứ s.phẩm

¡ *Thực hiện phép tính cân bằng vật chất cho

R = S . D

+ A tích tụ.

A vào = A ra + A phản ng ứ (2.26) H.2.10Mô hình ng ố

phản ng ứ

có khuếch tán dọc

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

D V

• A tích t

R . dC/dt,

b ng 0.

= Vụ

ở ạ

tr ng thái d ng A tích t ừ

ụ ằ

• Ta có:

ế

(A ra - A vào)dòng

ĐLT+ (A ra - A vào)khu ch tán

+ A ph n ng

ả ứ = 0.

•

Thay các giá tr c a A vào,ta có: ị ủ

v.S(CA(l+∆l)-CAl)+(-Dl.S)[(∂CA/∂l)l+∆l -(∂CA/∂l)l]+S.∆l(-∂CA/∂t)=0

Chia cho S.∆l , đ

c:ượ

v.(C A(l+∆l) - CAl)/∆l - Dl[(∂CA/∂l) l+∆l - (∂CA/∂l)l ]/∆l +(-∂CA/∂t) = 0

ﬁ0

Thay (-∂CA/∂t) = RA = k.CAn và cho D

,đ

c:ượ

•

v (∂CA/∂l) - Dl (∂2CA/∂l2 ) + k .CAn

= 0

( 2.27 )

quá trình

ứ

ộ ỉ ả

ưở

ố

miêu t ả ng b i khu ch tán theo ế ở

• Đây là mô hình toán m t th nguyên trong ng ph n ng ch nh h ả ứ h ụ

ng d c tr c. ọ

ướ

9/12/2012 72

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

v (∂CA/∂l) - Dl (∂2CA/∂l2 ) + k .CAn

= 0

( 2.27 )

ể

ứ

ng chi u dài là z = l/L, ta có:

- Đ t đ i l

*Chuy n ( 2.27) thành d ng không có th nguyên: ạ ề

ặ ạ ượ

l/L

z/¶

= ¶

, do đó ¶

= 1/L

z/¶

A/∂l = (∂CA/∂z) . ¶

= (1/L) . ¶

A/∂z

z/¶

¶ C C

¶ 2CA/∂l2 = [1/L. ¶(¶

A/∂z) / ¶

]. ¶

= (1/L2).∂2CA/∂z2

T đó pt (2.27) thành:

ừ

•

(v/L).∂CA/∂z - (Dl/L2 ).∂2CA/∂z2 + kCAn = 0. ( 2 . 28 )

•

Chia hai v pt (2.28) cho -L/v = -t

TB :

ế

(Dl/L.v).∂2CA/∂z2 - ∂CA/∂z - k.tTB.CAn = 0.(2.29)

9/12/2012 73

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

i đ u vào z = 0 , C

A = CA0

ề

ệ

ả

(Dl/L.v) . ∂2CA/∂z2 - ∂CA/∂z - k . tTB . CAn = 0. ( 2 . 29 ) i pt (2.29) v i đi u ki n b :- t * Gi ạ ầ A = CAL - t

ờ ớ i đ u ra z = 1 , C ạ ầ

Được CAL và từ đó tính độ chuyển hoá XA, . .

bậc 1 (n = 1) đã giải được :

XA phụ thuộc vào 3 thông số k , tTB và Pel ¡ = L.v/Dl . ¡ Với phản ng ứ CAL/CA0 = 1 XA = 4a.exp(Pel/2)/[(1+a)2exp(a.Pel/2) (1a)2exp(a.Pel/2)] ( 2 . 30 ) ¡Với a = TBl 1+ 4kt /Pe

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

l, Rth cự /VRĐLT ph thu c vào Pe ụ

ộ

H.2.11-Bi u di n V ễ ể k.tTB và X c aph n ng b c 1.

ả ứ

ủ

ậ

9/12/2012 75

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Rth cự /VRĐLT vào Pel,

ễ

H.2.12-Bi u di n V ể k.tTB.C0 và X c a ph n ng b c 2 ủ

ả ứ

ậ

9/12/2012 76

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ

ẩ

ự ế

ụ

• Th c nghi m cho th y r ng chu n s ấ ằ ố ọ Pel ch y u ph thu c khu ch tán d c ộ ủ ế ngố .ρ/µ. vào chu n s Re = v.d ố ẩ

ả ự ụ

ệ ộ ủ

ộ ố

• Hình sau là k t qu th c nghi m c a ủ ế m t s tác gi v s ph thu c c a ả ề ự Dl/v.d ng ố = (Dl/v.L).L/d ng ố vào Re

ng quan sau:

ừ

ươ

ể

• T đó có th rút ra t 7/(Re)2,1+1,35/(Re)0,125.Dl/v.d ng ố = 3.10

9/12/2012 77

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

l/v.d ngố

ụ

ự

ộ

H.2.13-S li u th c nghi m s ph thu c D ệ . vào Re c a m t s tác gi ả

ự ộ ố

ố ệ ủ

9/12/2012 78

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ệ

Ị

Ị THI T B TH C.

Ố

Ở

Ế

Ị Ự ị

ự

ệ

ố

II.4 TH C NGHI M XÁC Đ NH GIÁ TR HÀM PHÂN Ự B TGL 1/ Th c nghi m xác đ nh hàm phân b TGL E(t) và F(t):

*Nguyên t c:ắ

• -T i ạ t = 0 b t đ u cho ch t ch th vào. ắ ầ ấ ị ỉ

đ u ra ấ ồ ộ ỉ ị ở ầ

p ậ F(t).

• -Xác đ nh n ng đ ch t ch th ị theo th i gian t. ờ

• -X ử lý tín hi u n ng đ ra,xác l ệ ồ ộ

ỉ ườ ạ

ậ ấ ạ

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ng cho ch th vào theo 3 d ng tín • Th ị hi u: ệ d ng b c c p, d ng xung và d ng ạ ạ hình sin. 9/12/2012

d ng b c c p, xác đ nh hàm F(t): a/Tín hi u vào ệ ạ ậ ấ ị

• -Tín hi u cho ch th vào d ng b c c p: ị ệ ạ ậ ấ ỉ

= 0 khi t £ 0 .

C ch th (z=0) ị ỉ { ( 2 . 31 )

= C0 khi t > 0 .

ạ : ả T i t = 0 b t đ u cho ch th đi vào ỉ ị •

ắ ầ ố

t b và duy trì trong su t th i gian sau đó ng ch th ị ỉ

9/12/2012 80

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Miêu t thi ờ ế ị ( hình 2.11 ). Nh v y khi t > 0, l vào thi ượ V.C0. ư ậ t b không đ i, b ng F ổ ế ị ằ

ỉ

s n ng đ ch th ra ộ ỉ ầ

ị

Gi ị i t, ph n c a ch th ra t ạ V.Ct. T đ nh nghĩa c a ủ

ả ử ồ ủ ừ ị

Xác l p hàm F(t): ậ th i đi m t là C ể ở ờ th i đi m này là F ể ờ hàm F(t) ta có:

F(t) = FV.Ct / FV.C0 = Ct / C0. ( 2 . 32 )

9/12/2012 81

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

b/ Tín hi u vào d ng xung vuông, xác đ nh hàm E(t):

ệ

ạ

ị

ệ

ỉ

ị

• -Tín hi u cho ch th vào d ng xung:

ạ

khi t £ 0 .

ỉ

=C0 khi 0

Cch th (z=0) ị

0 . khi t>∆t0 .

• Miêu t : T i t = 0 b t đ u ả ạ ắ ầ cho ch th đi vào thi t b ị ỉ ế ị ắ D trong th i gian ng n ờ 0 ( yêu c u ầ D 0 << tTB ) và sau đó d ng cho ch th . ị ừ

ỉ

9/12/2012 82

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ộ ượ

ị 0, t

ỉ

V.dt

t.FV.dt, đó chính

ắ ỉ ỉ

t đ n ế ng ch th ị ỉ

t b t ế ị ừ ượ

ề

q0.E(t).dt, ta có:

Xác l p hàm E(t): ậ s toàn b l • Gi ng ch th cho vào thi t ả ử ỉ ế d ng xung vuông là q b i th i đi m ị ở ạ ể ờ ạ dòng ra là C t n ng đ ch th t, trong ồ ị ở ộ kho nh kh c dt th tích dòng ra là F ả ể ng ch th đi ra là C và l ị ượ ng ch th có trong thi là l ị ượ t+dt. T đ nh nghĩa v E(t) l ừ ị đó b ng ằ

•

q0 . E(t) . dt = FV . Ct . dt. ( 2.34 )

T đó :

E(t) = FV . Ct / q0

ừ

•

( 2.35 )

9/12/2012 83

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

¡ ta Để xác định hàm E(t) cần biết q0, để làm việc này lấy tích phân phương trình (2.34):

= 1

q 0 .E(t).dt = (cid:242) FV .Ct .dt,theo (2.1): (cid:242) E(t).dt(cid:242)

¥ ¥ ¥

Ta có:

FV.(cid:242) Ct .dt = FV.(cid:229)

q0=

Ct.∆t0

Từ đó:

¥ ¥

¡ E(t) = Ct /

(2 . 36)

Ct.∆t 0

000¥V. Ct . (cid:242) q . E ( t ) . d t d = t (cid:242)F

C t .dt = C t / (cid:229) (cid:242) 0

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

¥ ¥ ¥

ạ

ồ

• Bài t p 2.4 - Cho tín hi u vào d ng xung, n ng đ ch ỉ ậ th ra đo đ

ộ b ng sau , xác đ nh hàm E(t) .

c nh

ệ ư ở ả

ượ

ị

t , ph : 0

C , g/l : 0

• L i gi ờ

ả

• -Hàm E(t) đ

c tính theo pt (2.36) :

ượ

• -Tr

c tiên tính

(cid:229) Ct . D

= 5(3+5+5+4+2+1) = 100.

ướ

• -V y E(t) = C

b ng sau:

ậ

t / 100, k t qu nh ế

ư ở ả

ả

t , ph : 0

E(t).102: 0

9/12/2012 85

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Đ ng bi u di n n ng đ ch th ra theo t nh

hình 2.13.

ườ

ư ở

ễ

ể

ộ

ồ

ỉ

ị

i h n b i đ

ệ

ớ ạ

ễ

ể

•

ụ ậ

ng bi u di n và tr c hoành là -Di n tích gi ở ườ giá tr c a tích phân, còn di n tích các ch nh t là giá tr ị ữ ệ ị ủ c a t ng. ủ ổ

9/12/2012 86

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ể

ộ

ị

2/ Xác đ nh đ chuy n hoá X qua giá tr hàm phân b TGL:

ố

ị

ư t ế

ị

trên, dòng đi ra kh i thi ứ ở ỏ ụ không ph i là dòng đ ng ồ ả và nh v y, n ng đ c a ch t ấ ồ

ư ậ dòng ra ( t ừ ể ở

ộ ủ đó tính đ chuy n hoá ộ ộ

ủ ế ị ầ ử ủ

• Cra = ∫Cng.tố.E(t).dt = ∑Cng.tố.E(t).∆t t = 0, ∞(2.37)

9/12/2012 87

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t: • Nh đã nghiên c u b làm vi c liên t c ệ nh t v TGL ấ ề ph n ng ả ứ X = 1 - Cra/C0 ) là n ng đ trung bình c a các ồ t b khác c a dòng v i TGL trong thi ph n t ớ nhau . Do đó có th vi ể ế

ươ

c t ượ ừ ả ứ

ừ

t đ n ế

ừ ị

ủ

Trong đó: ¢ ố có th tính đ C nguyên t ể trình đ ng h c c a ph n ng. ọ ủ ộ ¢ E(t).dt - Ph n c a dòng có TGL t ủ ầ t+dt [ t ¢ T đó tính đ ừ

đ nh nghĩa c a E(t) ]. ộ

c đ chuy n hoá X: ể

ượ

.E (t ).D

¢ X =1-Cra/C0=1-(

(cid:229) C

nguyento

t /C0) ( 2 . 38 ) .

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ậ ể

ượ ậ ằ

ố ố ậ ố Ư

ị ộ ậ ể

ậ

ậ ố ả ớ A nguyên t ả ứ i v i đi u ki n khi t = 0 thì C ệ ố = CA0 . e-kt , thay vào c C ượ

(cid:229)

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Bài t p 2.5- Ph n ng b c 1 chuy n hoá ch t ấ ả ứ A, h ng s v n t c k = 0,307 ph-1, đ c ti n ế hành trong TBP có hàm phân b TGL E(t) nh bài t p 2.4. Xác đ nh đ chuy n hoá X. ư ở i: L i gi ả ờ ng trình v n t c c a ph n ng b c 1: - Ph ủ ươ -dCA / dt = kC, gi ề = CA0,, đ pt(2.37): ¥ - kt CA ra = CA0 .e .E(t). t .Δ 0 ( 2 . 39 )

• L p b ng tính ph ng trình (2.39): ậ ả ươ

e-kt . E(t) . D 0,0323 0,0116 0,0025 0,0004 0,00005 » 0 e-kt 0,2154 0,0464 0,0100 0,0021 0,0005 0,0001 t , ph 5 10 15 20 25 30 E(t) 0,03 0,05 0,05 0,04 0,02 0,01 k.t 1,53 3,07 4,60 6,14 7,68 9,21

t CAra - C A0 = (cid:229) e-kt . E(t) . D = 0,047

9/12/2012 90

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• XA = 1 - CAra/CA0 = 1 - 0,047 = 0,953.

Bài tập 2.6 Tiến hành phản ứng bậc 1 như bài tập 2.5 trong thiết b ị phản ứng có TGL trung bình như ở bài tập 2.4 nhưng dòng chảy theo ch ế đ ộ ĐLT.

Lời giải: • Thời gian lưu trung bình của thiết bị ¥ được xác định theo công thức¥

ở bài tập 2.4 (2.2).

E (t ).t.D

tTB =

E (t ).t.dt = (cid:229) (cid:242) 0

bậc 1 từ pt–dCA/dt=kCA, có:

=5(0,03.5+0,05.10+0,05.15 +0,04.20+0,02.25+0,01.30)=15 ph. • Thiết bị theo mô hình ĐLT có TGL đồng đều và bằng tTB. Với phản ng ứ •CA / CA0 = ektTB = e0,3.15 = 0,01. •XA = 1 CA/CA0 = 1 0,01 = 0,99 .

9/12/2012

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ế

Ị

III/THI T B PH N NG LO I Ạ Ả Ứ THÙNG CÓ KHU YẤ

các quá

đ c bi t ệ ở ặ ỏ ắ

• - Th pha l ng, ng dùng cho ườ ỏ trình d th ị ể l ng - l ng, l ng - r n, l ng - khí và ỏ ỏ ỏ ng ti p xúc các pha. đ tăng c l ng - r n - khí ườ ắ

ể

ế

ỏ

ấ t b , nh ng nh đã nói ế ị

n ng đ , nhi ồ ư

ộ ư

• - Do khu y nên kh p thi ắ thi ế ị

ệ ộ ồ ở t b làm vi c liên t c phân b t ố ừ

ề trong t đ đ ng đ u trên, TGL ở ế ¥ . 0 đ n

ụ

ệ

t gi a môi

ệ ố

ệ

ữ

ườ ng ph n ng v i thành thi

• - Khu y tăng c ấ tr ả ứ

ng h s trao đ i nhi ớ

ổ t b . ế ị

ườ

•

- Mô hình là KLT.

9/12/2012 92

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

III.1- Thi

t b làm vi c gián đo n:

ế ị

ệ

ạ

• - Ch dùng cho pha l ng, qui mô s n xu t nh . ỏ

ấ

ả

ỏ

ỉ

t b VR:

•

- Tính th tích thi ể

ế ị

(3.1)

VR = Vngày đêm.(1 + z).∆tm ẻ / 24 .ϕ

t b n:

-N u th tích thi ể

ế

ế ị

t b VR đã ch n, ta tính s thi ọ

ố

ế ị

•

n = Vngày đêm.(1 + z).∆tm ẻ / 24.VR.

(3.2)

.ϕ

• Trong đó:

Vngày đêm - Th tích s n ph m đi ra trong 24 gi

ể

ả

ẩ

ờ

•

ườ

ế

t đ và áp su t caocó th l y t

nhi

ự ố ấ 0,10 đ n 0,15, khi thi ấ

ệ ố ự ữ ề ị ừ ệ ộ

ng z có giá tr t ệ ở

ng. ườ t b ph c t p ứ ạ ế ị 0,15 ể ấ ừ

z - H s d tr đ phòng các s c b t th Th hay làm vi c đ n 0,20.

ế

9/12/2012 93

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ế ị - H s đ y . Th

ườ

t b làm vi c gián đo n… ệ j v i thi ế ị ớ ng h p môi tr ợ ườ

ạ t b ph n ng có khu y l y ấ ấ ng ph n ng t o ạ ả ứ

ệ ố ầ ị ừ

ả ứ ườ

Thi • j 0,75 đ n 0,80 ; tr giá tr t ế b t có th l y đ n 0,40. ế ể ấ ọ

mẻ- Th i gian ti n hành m t m , g m th i gian chu n b

ế

ẻ ồ

ẩ

ộ

ờ

ị

•

D và th i gian ti n hành ph n ng. ờ

ả ứ

ờ ế

Trong đó:

•

nhi

•

ạ ệ ộ

t đ ệ ộ t đ ph n ng + t làm ngu i s n ph m + t tháo ộ ả t b cho m sau ...

-t chu n b = t n p li u + t đun nóng nguyên li u t ẩ ệ ừ ị ệ đ u đ n nhi ẩ ả ứ ế ầ s n ph m + t làm s ch thi ạ ẩ ả

ế ị

ẻ

c xác đ nh t

các thông tin sau:

- t ph n ng đ ả ứ

ượ

ị

ừ

•

*Tính theo ph

ng trình v n t c v i X xác đ nh.

ươ

ậ ố

ớ

ị

*Theo s li u th c nghi m đã có, ví d đ th t-X th c nghi m.

ụ ồ ị

ố ệ

ự

ệ

9/12/2012 94

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

III.2-Thi

ế ị

t b làm vi c liên t c: ệ

ụ

• *Tính toán theo mô hình KLT.

ng pháp đ i s và ph ng pháp ươ ạ ố ươ

• *Dùng ph d ng hình. ự

a/Ph ươ ng pháp đ i s : ạ ố •

ươ ng trình cân b ng ch t cho thi ằ ấ t b ế ị

• -L p ph ậ th i ( hình 3.1 ): ứ

9/12/2012 95

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ci-1.F V(i-1) = Ci.FVi + Ri.VRi + dCi.VRi/dt. (3.3)

Thi

ế ị

t b làm vi c liên t c… ệ

ụ

9/12/2012 96

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ci-1.F V(i-1) = Ci.FVi + Ri.VRi + dCi.VRi/dt.

(3.3)

Trong đó:

i-1 : N ng đ ch t ph n ng đi vào thi

t b th i.

ả ứ

ấ

ộ

ồ

ế ị ứ

§ C

i : N ng đ ch t ph n ng trong thi

t b i và là n ng đ đi

ả ứ

ấ

ồ

ộ

ế ị

ồ

ộ

ra.

§ C

V(i-1) và FVi : L u l

ng c a dòng vào và ra.

ư ượ

ủ

t b th i.

Rn : Th tích thi ể

ế ị ứ

§ V

i.VRi/dt : L

ng ch t ph n ng tích t

trong thi

t b i.

ượ

ả ứ

ấ

ụ

ế ị

§ d C

thi

t b th i.

i = ki . f(Ci) : V n t c ph n ng ậ ố

ả ứ

ở

ế ị ứ

9/12/2012 97

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ R

•

tr ng thái d ng không có tích t

, ta có:

Ở ạ

ừ

ụ

C i-1.F V(i-1) = Ci.F Vi + Ri.VRi

hay

C i-1 = C i . F Vi/F V(i-1) + Ri . VRi /F V(i-1) .

Ở

pha l ng coi nh h n h p ph n ng không thay đ i ổ

ả ứ

ư ỗ

ợ

•

ng dòng không đ i: F

V(i-1) = F Vi = FV,

ư ượ

ổ

ỏ th tích, nghĩa là l u l ể c:ượ đ

C i-1 = Ci + tTBi . Ri

(3.4)

• Trong đó tTBi là TGL trung bình

thi

t b th i, t

TBi = VRi/FV.

ở

ế ị ứ

ng trình (3.4) đ

pt đ c tr ng

ươ

ượ

c g i là ọ

ặ

c a TBP lo i Ư ạ

ủ

• Ph thùng có khu y.ấ

• T pt này có th tính đ chuy n hoá X và th tích thi

t b V

Ri.

ừ

ể

ộ

ế ị

9/12/2012 98

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

*V i ph n ng chuy n hoá ch t A→ s n ph m: ả ứ ể ả ẩ ấ ớ

i = ki ;

• -B c 0 : R pt (3.4) thành: ậ

C i-1 = Ci + ki . tTBi . ( 3 . 4 )'

i = ki.Ci ; pt (3.4) thành:

• -B c1 : R ậ

C i-1 = Ci + ki . tTBi . Ci hay

C i-1/Ci = 1+ ki . tTBi . ( 3 . 4 )''

i = ki.Ci2;

• -B c2 : R ậ pt (3.4) thành:

9/12/2012 99

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

C i-1 = Ci + ki . tTBi.Ci2 ( 3 . 4 )'''

ả ứ

ộ

ủ bài t p 2.5, ti n hành trong thi ế

ậ

Bài tâp 3.1: Tính đ chuy n hoá X c a ph n ng b c ể 1 nh ư ở khu y có TGL trung bình là 15 phút nh ấ

ậ t b thùng có bài t p 2.4 ậ

ế ị ư ở

• L i gi ờ i: ả

• V i i = 1, t ph ng trình (3.4)" ta có: ớ ừ ươ

C0/C1 = 1 + 0,307 . 15

X = 1 - C1/C0 = 1 - 1/( 1 + 0,307.15 ) = 0,822

ế ấ ằ ề ộ

t b theo ch đ KLT có đ chuy n hoá ớ cùng m t đi u ki n , ộ ở ế ộ ậ ệ ể

9/12/2012 100

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• So sánh k t qu tính toán v i bài t p 2.5 ả và 2.6 th y r ng thi ế ị th p nh t. ấ ấ

ấ

ệ

-L p ph ươ th ng n thi

t b khu y n i ti p:

ậ ố

ng trình cân b ng ch t cho h ằ ố ế ế ị

ấ

ng trình (3.4) và b t đ u t

thi

ươ

ắ ầ ừ

t b ế ị

• Dùng ph 1 đ n nế

t b trong h th ng

không

ể

ế ị

ệ ố

• *Khi th tích các thi b ng nhau:

ằ

VRi „ VRj ﬁ

tTBi „

tTBj

• Và nhi

các thi

t b không b ng nhau

t đ ệ ộ ở

ế ị

ằ

ﬁ

Ti „ Tj

ki „ kj .

9/12/2012 101

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• §

ả

ứ

ng b c 0: ậ

i=1

•

C0 - C1 = k1 . tTB1

i=2

•

C1 - C2 = k2 . tTB2

i=3

•

C2 - C3 = k3 . t TB3

...

•

......

i=n

•

C n-1 - Cn = kn . tTBn .

C ng các ph

ng trình theo t ng v đ

ộ

ươ

ế ượ

ừ

•

C0 - Cn = (cid:229) ki.tTBi

i = 1, n

ﬁ Xn0= ∑ ki.tTBi / C0

(3.5)

9/12/2012 102

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

P h

§ Phản ứng bậc 1:

C0 / C1 = 1 + k1 . tTB1 C1 / C2 = 1 + k2 . tTB2 C2 / C3 = 1 + k3 . tTB3 ... C n1 / Cn = 1 + kn . tTBn . trình theo từng vế, được:

i=1 i=2 i=3 ... i=n Nhân các phương n

C0 / Cn =

(1+ k .t )

i TBi

• • • • • • • • • •

ở thiết bị n đối với phản ng ứ

bậc 1

i= 1 Từ đó độ chuyển hoá là:

Xn1= 1 Cn / C0 = 1 1 /

(cid:213)

(1+ ki.tTBi).( 3 . 6 ) (cid:213) i= 1

9/12/2012

103

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ả

ứ

ng b c 2: ậ

) / 2ki.tTBi .

Giải pt (3.4)''' được: C i = ( 1 – 1 + 4k t

i Ci - 1

C1= ( 1 –

i=1

) / 2k1.tTB1

1 + 4k1t1C 0

i = 2 C2= ( 1 – 1 + 4k 2 t 2 C1 ) / 2k2.tTB2 Thay C1 vào ta có:

1+ 4k2t2 (- 1– 1+ 4k1t1Co ) / 2k1t1]/2k2.tTB2 .

C2 = [1±

(3.7)

9/12/2012

104

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ P h

• *Khi th tích các thi

t b trong h th ng b ng nhau:

ế ị

ệ ố

ằ

ể VRi = VRj ﬁ

tTBi = tTBj = tTB .

•

và nhi

các thi

t b b ng nhau:

t đ ệ ộ ở

ế ị ằ

•

Ti = T j ﬁ

k i = k j = k .

•

ể

ậ

ệ

•

§ th ng n thi

Độ chuy n hoá c a ph n ng b c 0 trong h ủ t b n i ti p theo công th c (3.5) thành:

ả ứ ứ

ế ị ố ế

ố

Xn0 = ( C0 - Cn ) / C0 = n.k.tTB / C0 .

( 3 . 5 )'

•

ể

ậ

ệ

•

§ th ng n thi

Độ chuy n hoá c a ph n ng b c 1 trong h ủ t b n i ti p theo công th c (3.6) thành:

ả ứ ứ

ế ị ố ế

ố

Xn1 = 1 - Cn/C0 = 1 - ( 1 + k . tTB )-n .

( 3 . 6 )'

•

9/12/2012 105

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

b/Ph • Ph

ươ ng trình (3.4) có th vi

ng pháp d ng hình: ự i

d ng:

ươ

t l ể ế ạ ở ạ

•

Ri = -Ci / tTBi + C i-1 / tTBi .

(3.8)

c a pt (3.8) ủ

ủ

ố

ị

là hàm s xác đ nh c a ng bi u di n ể ẽ ườ

ễ

• V trái ế Ci: Ri = ki . f( Ci ), ta v đ c a R ph thu c vào C ( hình 3.2 ).

ủ

ụ

ộ

i, giao

ế ể

ễ

• V ph i là hàm s tuy n tính c a C ả ố ủ ng bi u di n là đi m c a hai đ ườ ủ ng trình (3.8). nghi m c a ph ươ

ủ

ệ

9/12/2012 106

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ươ

ng pháp d ng hình … ự

ườ

ế

ễ

ả

ẳ

h sệ ố

• Đ ng th ng bi u di n v ph i có ể góc là -1/tTBi.

ắ ầ ừ

ườ

thi

• Đ ng th ng đ u tiên ( i = 1 ) b t đ u t ườ ầ ẳ ạ 0 v i h s góc là -1/t tr c hoành t i C ớ ệ ố ụ TB1 ng th ng này v i giao đi m c a đ ớ ẳ ủ ể ớ 1 và R1, ng cong R có to đ ng v i C đ ạ ộ ứ ườ là n ng đ ch t ph n ng và v n t c ph n ả ậ ố ả ứ ồ ng ở ứ

ấ ộ t b 1. ế ị

9/12/2012 107

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ươ

ng pháp d ng hình … ự

ẽ ườ ẳ

ng th ng v i h ớ ệ 2 và R2 ... và c thứ ế

• T Cừ 1 trên tr c hoành v đ ụ s góc là -1/t c Cượ TB2, ta đ ti p t c đ n khi đ t Cn ố ế ụ ế ạ £ C yêu c u.ầ

ả ượ ượ

ủ ệ ố

i, ta tìm đ ư ậ ố ả ứ

c s thi c gi • Bài toán đã đ t b n ế ị ố c a h th ng cũng nh các thông s ố n ng đ ộ ồ trong ch t ph n ng C và v n t c ph n ng R ấ t ng thi ả ứ t b . ế ị ừ

ứ t b khác nhau, ki ≠ kj, ng bi u di n ễ ể ả ẽ ườ

9/12/2012 108

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• N u ế nhi t đ ệ ộ ở ng v i m i nhi ỗ ớ Ri = ki . f (C) t ươ các thi ế ị t đ ph i v đ ệ ộ ng ng . ứ

ươ

ng pháp d ng hình… ự

9/12/2012

109

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Bài t p 3.2- ậ

« B + C, h ng s ị ằ ả ứ ố

cb = 16, n ng đ ban đ u

ậ

th = 10 m3/kmol.h, ầ

ố ậ ố ằ ồ

ộ ế

ả ứ ạ

ộ

• Ph n ng thu n ngh ch 2A ậ v n t c ph n ng thu n k ả ứ h ng s cân b ng K ằ CA0 = 1,5 kmol/m3, CB0 = CC0 = 0, ti n hành trong thi t b ph n ng lo i thùng có khu y v i ấ ớ ế ị ng dòng FV = 100 m3/h. Đ chuy n hoá l u l ể ư ượ X yêu c u b ng 80% tr ng thái cân b ng. Tính: ạ ầ ằ ằ

• Ư ế

R1.

a/Th tích TBP khi ti n hành trong m t ộ thi ể t b V ế ị

Rn =

• ế ị t b n c a h th ng n u l y V ệ ố ế ấ ủ

9/12/2012 110

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

b/S thi ố VR1/10.

tr ng thái cân

ộ ủ

ở ạ

i: L i gi ả ờ a/Đ t n ng đ c a B và C ặ ồ Bcb = CCcb = Ccb. b ng là C ằ

• Ta có:

CAcb = 1,5 - 2Ccb.

• Kcb = C2cb / (1,5 - 2Ccb )2 =16.

• Gi

c C

cb = 0,667 kmol/m3.

i đ ả ượ

ầ

• X yêu c u b ng 80% tr ng thái cân b ng nên n ng đ yêu c u c a B và C nh sau: ầ

ằ ư

ằ ộ

ạ ủ

ồ

• CByêu c u ầ = C Cyêu c u ầ = 0,80.Ccb =0,80.0,667 = 0,533 kmol/m3.

9/12/2012 111

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ayêu c u ầ = 1,5 - 2 . 0,533 = 0,434 kmol/m3.

• V y Cậ

ả ứ

ậ

ị

• Ph chuy n hoá ch t A có d ng:

ng trình v n t c c a ph n ng thu n ngh ch ươ ể

ậ ố ủ ạ ấ

RA = kth.CA2 - kng . CB .CC

•

= kth ( CA2 - CB . CC/ Kcb )

vì kng = kth/Kcb.

•

• Ta có:

RA = 10 ( CA2 - CB .CC /16 ).

•

( 3.9 )

9/12/2012 112

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• V n t c ph n ng trong h th ng ph n ng m t thi

t b là:

ậ ố

ệ ố

ả ứ

ộ

ế ị

RA(1) = 10 [ (0,434)2 - (0,533)2/16 ]

= 1,7 kmol/m3.h.

• T pt đ c tr ng (3.4) v i i = 1 ta có:

ừ

ặ

ớ

tTB1 = VR1 / FV = ( C0 - C1 ) / R1 .

• Do đó:

VR1 = FV . ( C0 - C1 ) / R1 .

• Thay s vào , ta đ ố

ượ

VR1 = 100 ( 1,5 - 0,434 ) / 1,7 = 62,7 m3.

9/12/2012 113

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ể

ố ế

ệ ố ng pháp d ng hình. V đ ự ụ

Rn = 1/10 VR1 = 6,27 m3, đ tìm s ấ ẽ ườ ươ ế

A theo ph ị ừ

B , CC t

• b/N u l y V ố ế ấ t b n c a h th ng khu y n i ti p ta dùng thi ế ị ủ ng bi u di n ph ễ ể ươ ng trình v n t c RA ph thu c vào C ậ ố ộ (3.9): cho CA các giá tr t 3 0 đ n 1,5 kmol/m

A nh ư ở

ng ng và tính R ươ ứ

• Xác đ nh Cị b ng sau: ả

• CA, 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 0,3

• CB,CC 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

9/12/2012 114

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• RA22,5 16,9 12,1 8,1 4,9 2,5 0,68 kmol/m3.h

ng th ng

ẽ ườ

ẳ

• T Cừ A = CA0 = 1,5 kmol/m3 v đ t o v i tr c hoành góc α:

ớ ụ

ạ

tgα = - 1/tTB= - 100/6,27 = -15,9

ng cong R

A ở

ườ ể

• Đ ng th ng này c t đ ẳ ắ ườ ạ ộ A1 = 0,94 kmol/m3 đi m có to đ C và RA1 = 8,9 kmol/m3.h

9/12/2012 115

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ẳ

ườ

ng th ng song song v i ớ ượ

ể

• T Cừ A1 ti p t c v đ ế ụ ẽ ườ c( vì cùng h s góc ) ta đ đ ng th ng tr ệ ố ướ ẳ giao đi m th 2 v i to đ t ớ ứ ( hình 3.3 ), c th ti p t c đ ứ ế ế ụ

c A2 và RA2 ng ng là C c k t qu nh sau: ả

ạ ộ ươ ượ

ứ ế

CA1 = 0,94 kmol/m3

RA1 = 0,89 kmol/m3.h

•

CA2 = 0,68

RA2 =4,52

•

CA3 = 0,52

RA3 = 2,65

•

CA4 = 0,42

RA4 = 1,70

9/12/2012 116

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

117

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

A4 < CA yêu c u ầ , ta có s thi

ố

t b ế ị

• Nh v y C ư ậ trong h th ng n = 4 . ệ ố

ể

t b • Cũng c n l u ý r ng th tích các thi ế ị ằ trong h th ng là 4 . 6,27 = 25 m 3, nhỏ h n nhi u so v i th tích ph n ng khi ả ứ ớ t b . dùng m t thi ế ị

ầ ư ệ ố ề ộ

• (Đi u này c n đ

c gi

i thích?)

ề

ầ

ượ

ả

9/12/2012 118

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ế

Ị

IV/Đ C TR NG NHI T TRONG THI T B Ệ Ư Ặ PH N NG Ả Ứ

ả ứ t, ệ th

ọ luôn có hi u ng ng khá l n đ có th thay ể

ệ ứ ể

• Ph n ng hoá h c nhi ườ ớ t đ c a quá trình. đ i nhi ổ

ệ ộ ủ

ố ườ ậ ố

t đ là thông s c nhả ệ ộ ng m nh đ n v n t c ph n ng. t đ ph n ng

• Nhi ng tính, h ế ạ ưở ả ứ Do đó kh ng ch nhi ả ứ ệ ộ ế ố liên quan đ n ế làm vi c an toàn c a ủ ệ t b và quá trình s n xu t. thi ả

ế ị

ấ

•

9/12/2012 119

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t cho ph n ng

ả ưở

ả

i pháp duy trì ch đ nhi ệ ế ộ ng đ n k t c u, hình d ng c a thi ạ ế ấ

ả ứ t b ế ị

ủ

ế

• Các gi nh h ph n ng. ả ứ

c khi

Ư ỉ ạ ượ

ừ

ệ

• Tr ng thái d ng c a h TBP ch đ t đ ủ tho mãn pt sau:

ạ ả

•

QR = QS

(4.1)

QR - Nhi

t ph n ng trong đ n v th i gian.

ệ

ả ứ

ị ờ

•

QS - Nhi

t trao đ i trong đ n v th i gian.

ệ

ị ờ

ổ

•

9/12/2012 120

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ế ộ

ượ

ả ấ ớ ư ộ

ủ

i u: t t IV.1-Ch đ nhi ệ ố ư • Đây là nhân t luôn đ c chú ý đ n ế ố t khi trong s n xu t công nghi p, đ c bi ệ ấ ệ ặ công su t l n, đ đ m b o năng su t ấ ả ể ả cũng nh đ chuy n hoá X c a quá trình ể ph n ng. ả ứ

ộ

• Ch đ nhi ế ộ tr ng nhi ả ng cũng nh tính năng c a xúc tác

i u ph thu c vào đ c ặ ụ ệ ố ư ộ t đ ng, đ ng h c c a ph n ọ ủ ủ

t t ệ ộ ư

ứ

ệ ố ư

i u đa d ng, tuỳ ạ

• Cho nên ch đ nhi t ng tr

t t ng h p c th . ụ ể

ế ộ ợ

ườ

ừ

9/12/2012 121

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Vi d : Có ph n ng thu n ngh ch, to nhi

t: A

« B

ả ứ

ụ

ậ

ả

ị

ệ

H ng s v n t c ph n ng thu n: k

1 = k10 . e-E1/RT

ố ậ ố

ả ứ

ằ

ậ

H ng s v n t c ph n ng ngh ch: k

2 = k20 . e-E2/RT

ố ậ ố

ả ứ

ằ

ị

• Ta có: RA = k1 . CA - k2 . CB

= k10..exp(-E1/RT).CA0(1 - XA) - k20.exp(-E2/RT). CA0 . XA

i u đ m b o v n t c ph n

t t

ế ộ

ệ ố ư

ả

•

ng l n nh t b ng cách cho dR

ả ậ ố A / dT = 0:

Tìm ch đ nhi ấ ằ ứ

ớ

•

dRA/dT =

k10.CA0.(1-XA).e-E1/RT.E1/RT2 - k20.CA0.XA.e-E2/RT.E2/RT2 = 0 .

9/12/2012 122

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• k10.(1-XA).e -E1/RT(t).E1 = k20. XA.e -E2/RT(t).E2 .

• L y loga c hai v : ế ả ấ

• ln [ k10.(1-XA).E1] - E1/RT(t ) ư =

ln ( k20.XA.E2 ) - E2/RT(t ) ư .

T đó: ừ •

20.E2.XA/k10.E1.(1-XA).

2 - E1)/Rln[k20.E2.XA/k10.E1.(1 - XA)].

• (E2 - E1)/RT(t ) = ln [ k ư

• T(t ) = (E ư

9/12/2012 123

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

(4.2)

ư ậ ợ

tr ụ ứ ệ ph thu c vào đ ng h p ph n ộ ả ộ

ế ộ ị A nh công th c (4.2) • Nh v y,ch đ nhi ng thu n ngh ch, to nhi ậ chuy n hoá X ể i u t t ệ ố ư ở ườ t ả ứ ư

t đ cao nhi ệ ộ ở

• Lúc đ u ầ khi XA còn th p nên ti n hành ph n ấ đ đ m b o v n t c l n, ng ể ả ứ sau đó khi XA tăng lên c n gi m d n nh êt đ . ộ ầ ả ậ ố ớ ầ ế ả ả ị

ấ ễ

ư ự

Ư ổ

9/12/2012 124

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Trong th c ti n s n xu t, ph n ng có đ c ặ ả ứ ả ự 2 + 1/2O2 « SO3 + q ) đ tr ng này ( nh SO cượ th c hi n trong thi t b trong TBP có nhi u ề ế ị ệ ngăn xúc tác đo n nhi t có trao đ i nhi ệ ạ trung gian gi a các ngăn nh t ệ hình 4.1 . ư ở ữ

9/12/2012

125

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

c th c hi n

ả ứ

ư ậ

ự

ệ

B ng cách nh v y quá trình ph n ng trong thi ằ ng dích-d c quanh ch đ nhi theo đ

t b đ ế ị ượ i u ( hình 4.2 ).

t t

ệ ố ư

ế ộ

ườ

ắ

9/12/2012

126

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ế

ả i u trong thi ệ ố ư

i pháp duy trì ch t b ế ị

ộ

IV.2-Các gi đ nhi t t ph n ng: ả ứ

a/Trao đ i nhi t qua thành: ổ ệ

t b lo i thùng có khu y v i ớ v b c ngoài ỏ ọ ấ

• -Thi ế ị ạ và ng xo n ố ắ trong thi t b . ế ị

t b ng chùm v i hàng nghìn ng v i b ớ ề

ớ t r t l n, th ệ ấ ớ

9/12/2012 127

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t. • -Thi ế ị ố m t trao đ i nhi ườ ổ ặ ph n ng pha khí to nhi u nhi ả ứ ố ng dùng cho ệ ề ả

b/Dùng tác nhân mang nhi

t là khí, l ng hay r n:

ệ

ắ

ỏ

nhi

ườ

ễ

ụ

ơ ướ

ư ả

t đ cao ... và • -Khí: Khí tr , khí cháy ệ ộ ở ơ c ng dùng h i n th ơ ướ ( có s n trong nhà ẵ máy và d tách kh i s n ph m ẩ ỏ ả hydrocacbon b ng cách làm l nh ng ng t ạ ằ và phân ly, ngoài ra h i n t o c c bám vào thành thi

c còn gi m t b ).

ế ị

ạ

ố

Dung môi hay các ch t tr có trong

ấ ơ

• -L ng: ỏ h n h p ph n ng. ợ ỗ

ả ứ

9/12/2012 128

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ị

ệ

ậ ệ

t nh g m, s , ứ ư ố ắ

ể ả ứ

ệ

ấ

ả

ề ặ ộ

ớ

ầ t b tái sinh ế ị t nh ư ở ệ

ố ố

• -R n: ắ V t li u r n ch u nhi ậ ệ ắ các v t li u silicát ... và c xúc tác r n, ả đi n hình là quá trình crăcking xúc tác là t, xúc tác mau m t ho t ph n ng thu nhi ạ tính do b ph c c b m t nên ph i dùng ủ ố ị l p xúc tác chuy n đ ng và tu n hoàn ể t b ph n ng và thi gi a thi ả ứ ế ị ữ băng ph n ng đ t c c to nhi ả ả ứ hình 4.4

9/12/2012 129

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

130

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Giống mô hình 4.1. • Điển hình là thiết bị reforming xúc tác, đêhydro hoá xúc tác ... • Với TBPƯ thùng có khuấy như

ở hình 4.5.

9/12/2012

131

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

c/Từng phần đoạn nhiệt có trao đổi nhiệt trung gian:

t đ ệ ộ

t.ệ

có ơ ấ ử t đ sôi x p x ỉ t đ ph n ng

ụ

9/12/2012

132

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

d/Đi u ch nh nhi ỉ ề ban đ u Tầ 0 đ i v i ố ớ các quá trình đo nạ nhi e/Bay h i c u t nhi ệ ộ ấ nhi ả ứ ệ ộ v i h th ng làm ớ ệ ố và cho l nh ng ng t ư ạ ch t l ng quay v ề TBP ( hình 4.6 ). ấ ỏ Ư

¢ g/B mơ ầ ỗ

tu n hoàn h n h p ợ ph n ng ả ứ tế qua thi b trao đ i ổ ị tệ nhi ( h.4.7).

9/12/2012

133

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t:

ệ

nhi x y ra sau khi đ

IV.3-Đ c tính t ự ặ • -Là các quá trình t ự ả

ượ c "m i ". ồ

• -Đi u ki n t nhi t: ệ ự ề ệ

t to nhi ả

t đ l n • Ph n ng ả ứ đ h n h p ph n ng t nhi ừ ả ứ ợ ộ ỗ t đ làm vi c c a thi đ n nhi ủ ệ ệ ộ ế ệ ủ ớ đ có th đ a nhi ể ư ệ ể t đ ban đ u T ầ ệ ộ 0 t b . ế ị

trao đ i nhi ổ ệ ả

ố t gi a s n ph m hay ệ đi vào. Đi u ki n ệ ẩ ề ớ

ả ứ ụ ế ấ ủ ư

9/12/2012 134

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Có kh năng ữ ả kh i ph n ng v i nguyên li u này ph thu c vào đ c tr ng và k t c u c a ặ thi t b ph n ng. ộ ả ứ ế ị

-Các lo i thi

t b có kh năng t

nhi

ạ

ế ị

ả

ự

ệ

ế ị ạ

t b lo i thùng có khu y: ấ ấ nguyên li u đi vào

ệ ố

đã có trong thi ả

ế

nhi

ự

• a/Thi Nh khu y ờ c tr n l n v i kh i ph n đ ả ớ ộ ẫ ượ t b , ng nóng ế ị ứ t đ l n thì n u ph n ng to nhi ệ ủ ớ ả ứ quá trình ti n hành trong lo i thi t ế ạ ế b này có kh năng t t sau ị khi đ

ệ c "m i" (hình 4.8a ).

ả ồ

ượ

9/12/2012 135

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

136

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ế ị ọ ử

ượ ử ụ ả ứ ườ ể ế

t b t b ph n ng d ng ng n l a: Thi ế ị ạ c s d ng đ ti n hành t cao nh quá trình clo ệ ng đ ả

ườ

ấ ộ

• b/Thi d ng này th ạ các ph n ng to nhi ả ứ ư ng clo đ s n hoá ( đ t hydro trong môi tr ể ả ố xu t HCl ) hay quá trình oxy hoá m t ph n ầ hydrocacbon đ s n xu t axêtylen. ể ả ấ

ủ

T ộ ấ ế t ệ ể ậ ẹ ấ

ề ả

ạ ể ặ ủ ể ạ ị ẽ

9/12/2012 137

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Trong không gian ch t h p c a ng n l a nhi ọ ử t đ cao đ ổ ừ 0 r t th p đ n nhi đ thay đ i t ệ ộ gradien về có th t b c cháy, nghĩa là ta có ể ự ố t đ , v n ng đ , v th hoá h c r t l n nhi ộ ề ế ọ ấ ớ ệ ộ ề ồ (có th đ t hàng v n đ n v ), nh đó quá trình ờ ị ơ truy n nh êt, chuy n ch t và ho t hoá x y ra ạ ấ ọ ử đ nó có th m nh m trên m t c a ng n l a ể ể t t (hình 4.8b ). ạ nhi ự ệ

• c/Thi

t b ph n ng lo i ng:

ế ị

ả ứ

ạ ố

t c n có s ( hình 4.9b ).

ể

ệ ầ

ự ệ

ả

• - Đ có th t nhi ể ự t gi a nguyên li u vào v i trao đ i nhi ổ ệ ớ ữ s n ph m ph n ng (hình 4.9a) hay v i ớ ả ứ ẩ kh i ph n ng ả ứ

ố

ợ

ể ề

ỉ

ệ

ủ ớ ờ

ủ

ệ

• - nhi nhi ố a. tác b ng cách đi u ch nh thông s ề

c ng h p b/ có th đi u ch nh đ tr ượ Ở ườ t đ làm vi c c a l p xúc tác cũng nh ư ệ ộ ệ ộ 1 theo th i gian làm vi c c a xúc t đ T ỉ ằ

9/12/2012 138

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

139

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• c/Quá trình n m

ằ ở ph m vi khu ch tán ngoài:

ế

ạ

•

ng g p khi ti n hành ả ớ

ph n ng xúc tác ả ứ lúc đó v n t c ậ ố ế ắ

ế nhi t ệ ở ậ ữ

ề ặ

ớ

- Th ặ ườ khí- r n, to nhi t đ cao, ắ ệ ộ ph n ng l n và ch m nh t là các quá trình khu ch ấ ả ứ tán qua l p biên gi a pha khí và b m t xúc tác r n ( hình 4.10a).

ở ự

ủ ế ở ớ

•

ả

ự ớ

l p biên, v i quá trình truy n nhi t ệ ề t đ b ệ ộ ề t đ ệ ộ

ữ ặ

ề

- Do tr l c khu ch tán ch y u ế hình nh cũng t ng t ươ nhi gi a b m t xúc tác và pha khí, nên ề ặ m t xúc tác Ts cao h n nhi u so v i nhi ớ trong pha khí Tg .

•

ả

ti n hành .

- Trên b m t xúc tác nóng quá trình ph n ứ

ề ặ ng ti p t c t ế ụ ự ế

•

9/12/2012 140

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• - Quá trình công nghi p:ệ

•

trên

i Pt-Rh

nhi

t đ 800 -

ơ ệ ộ

ướ

ạ

ở

+Oxy hoá NH3 thành oxit nit xúc tác d ng l 8500C.

•

i Pt-Rh

ướ

ạ

ở

+Amonoxi hoá CH4 thành HCN 1000 - trên xúc tác d ng l 12000C.

ở

• +Oxiđêhydro hoá mêtanol thành 0Cfomaldêhit trên xúc tác 650 - 720 Ag ( hình 4.10b).

9/12/2012 141

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• nhi ể ể ế ệ khi t,

ỗ ở ầ

ớ

t đ ph n ng thì d ng đun ồ ế

ể ạ ả ứ ồ

• ế Ư ổ

ố

ỗ ợ

ạ ả ứ

ạ ả ể t đ ph n ng xu ng 200 - 300 ệ ộ nhi t đ cao ở

ỷ ả ứ

9/12/2012 142

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Đ quá trình có th ti n hành t ự m máy c n ph i đun nóng h n h p ợ ả 0C. Sau đó, mêtanol - không khí đ n 300 - 400 ế i khi l p xúc tác là các tinh th b c đ t trên l ướ ặ đ ng nóng đ n nhi ừ ệ ộ nóng, k t thúc quá trình "m i " ph n ng. ả ứ -TBP còn có màng phòng n và thi t b ế ị làm l nh ng chùm đ t sát ngay sau l p xúc ớ ặ tác đ làm l nh nhanh h n h p s n ph m t ừ ẩ 0C, gi mả nhi ố phân hu fomalđehit t o thành ệ ộ ạ theo ph n ng: CH2O ﬁ CO + H2

9/12/2012

143

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

IV.4-Đ c tr ng nhi

t c a TBP lo i thùng có khu y:

ặ

ệ ủ

Ư ạ

ấ

• *Nhi

t đ

ệ ộ đ ng đ u kh p thi

ề

ắ

ồ

t b . ế ị

nhi

• *Có kh năng ả

t ự

ệ

a/Các tr ng thái d ng:

ừ

ạ

ừ

ệ

ề

• Đi u ki n d ng:

QR = QS

(4.3)

• Trong đó

QR - nhi

t ph n ng trong đ n v th i gian.

ệ

ả ứ

ị ờ

QS - nhi

t trao đ i trong đ n v th i gian.

ệ

ị ờ

ổ

i pt (4.3) ta dùng ph

ươ

ả

ng pháp d ng hình : kh o sát ệ

ủ

• Đ gi ể ả đ ủ ể ườ giao đi m c a hai đ

ng bi u di n c a Q ễ ườ

ự R và QS theo T, nghi m c a pt là ng bi u di n. ể

ủ

ể

ễ

9/12/2012 144

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ả s có ph n ng b c 1 chuy n hoá ch t A, to nhi ả ử

ể

ệ

ả

ấ Ư ạ

ậ ế

ậ

+Kh o sát Q • Gi t, không thu n ngh ch, ti n hành trong TBP lo i thùng có khu y th tích V

R : ả ứ ị R .

ể

ấ

• S mol ch t A chuy n hoá trong đ n v th i gian là N

A, do đó:

ị ờ

ể

ấ

ố

QR = NA . ( - D

R )

NA = k . CA . VR

CA là n ng đ trong thi

t b , rút ra t

pt (3.4)''

ồ

ộ

ế ị

ừ

CA = CA0 / ( 1 + k . tTB ) . T đó:

ừ

NA = k.CA0.VR/(1+k.tTB ) = k0.e-E/RT.CA0.VR/(1+k0.e-E/RT.tTB)

NA = k0.CA0.VR / ( e E/RT + k0.tTB ) . Do đó:

• QR = k0 . CA0 . VR . (-∆HR) / ( e E/RT + k0 . tTB ) ( 4 . 4 )

9/12/2012 145

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Đường biểu diễn của QR phụ thuộc vào T theo pt (4.4) có dạng chữ S, ngoài ra khi các thông số khác như VR, FV thay đổi ta được một họ đường cong S trong mặt phẳng với trục toạ độ QR T như hình 4.11.

9/12/2012

146

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

+Kh o sát Q

ả

•

QS có hai thành ph n:ầ

- Trao đ i nhi

t v i nguyên li u vào, nhiêt đ nguyên li u t

ổ

ệ ớ

T ệ ừ 0

ệ

ộ

•

ﬁ

-Trao đ i nhi

t qua thành.

ổ

ệ

•

QS = FV.ρ.CP( T - T0 ) + K.F. ( T - TC ).

( 4 . 5 ) hay

QS = ( FV.ρ.CP+ K.F ) T - ( FV.ρ.CP.T0 + K.F.TC )

•

- Kh i l

ố ượ

ng riêng c a h n h p ph n ng. ỗ

ả ứ

ủ

ợ

Trong đó:

•

CP- Nhi

t dung riêng c a h n h p ph n ng.T - Nhi

t đ ph n ng.

ệ

ả ứ

ủ

ợ

ỗ

ệ ộ

ả ứ

•

T0- Nhi

t đ vào.

K - H s trao đ i nhi

t qua thành.

ệ ộ

ệ ố

ổ

ệ

•

F - B m t trao đ i nhi

t c a thi

t b . T

C- Nhi

t đ thành thi

ề ặ

ổ

ệ ủ

ế ị

ệ ộ

t b . ế ị

•

9/12/2012 147

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Đường biểu diễn của QS theo T là đường thẳng, khi F thay đổi ta có các đường thẳng với hệ số góc thay đổi ( hình 4.12a ), khi T0 thay đổi có các đường thẳng song song (hình 4.12b).

9/12/2012

148

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

149

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ể

ư ậ ng Q

ạ

ườ

( hình 4.13 ).Tr ng thái d ng 1 ạ ề

ấ

ứ

ả

ư nhi ệ ộ

ừ

ở

ể

ừ

ổ

ị

m c 3/.

3 giao đi m ể gi aữ • Nh v y, có th có ng th ng đ R d ng ch S và đ ữ ẳ ườ QS, nghĩa là có 3 tr ng thái d ng c a ủ ừ ạ h th ng ừ ệ ố R1,QS1 đ u th p, ph n có T1 th p và Q ả ấ ng h u nh không x y ra. Tr ng thái ạ ầ t đ cao T d ng 3 3 do đó có độ chuy n hoá cao , là đi u ta mong đ i. ợ ề Tr ng thái d ng 2 không n đ nh, s ẽ đ ở ụ

c kh o sát ả

ạ ượ

9/12/2012 150

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ạ

ụ

ộ

• b/Tr ng thái d ng ph thu c vào ừ chi u thay đ i c a các thông s và ổ ủ ố bi n pháp m i ph n ng: ồ

ề ệ

ả ứ

ố

•

ả ử V thay đ i, các thông s s F a/Gi ổ khác c đ nh: ố ị

ườ

•

c các tr ng

ng cong A, B, C, D và ạ t đ ệ ộ

QR là các đ E, QS coi nh không đ i,đ ổ ượ ư 1 đ n 9, ng v i nhi thái d ng t ớ ứ ế ừ ừ 9 nh hình 4.14. ừ 1đ n Tế T d ng t

ừ

9/12/2012 151

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

152

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

th p lên cao ta đ

ượ

c các t là A, B, C, D và E, các

• -Khi FV tăng t ng Q đ tr ng thái d ng là 9, 8, 7, 6 và 1.

ừ ấ R l n l ầ ượ ừ

ườ ạ

•

cao xu ng,

ừ

ố

V gi m t ả t là E, D, C, B và A,

-Ng i, khi F R l n l các đ ầ ượ các tr ng thái d ng là 1, 2, 3, 4 và 9. ừ

c l ượ ạ ng Q ườ ạ

•

ạ

ư ậ tr ng thái d ng ph thu c ộ hình

ụ V nh ư ở

ổ ủ

ề

Nh v y, ừ vào chi u thay đ i c a F 4.15

9/12/2012 153

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Td ngừ

t đ d ng ph thu c vào chi u

ụ

ề

ộ

H.4.15- Các nhi ệ ộ ừ thay đ i c a F ổ ủ V

9/12/2012

154

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

T đó rút ra cách m i ph n ng:

ả ứ

ừ

ồ

ở

ư ượ ế

ở

ấ ừ

ể

ệ ộ ừ

t k ế ế ( nh ngư ng D ).

• Khi m máy ban đ u dùng l u l ng ầ dòng FV th p đ ph n ng ti n hành ả ứ ể tr ng thái d ng có đ chuy n hoá và ộ ạ t đ d ng cao ( T9 ), sau đó tăng nhi d n Fầ ế ấ không th tăng quá đ ể

V đ n năng su t thi ườ

9/12/2012 155

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

b/Gi

s T

ả ử 0 thay đ i, các thông s khác c đ nh:

ố ị

ổ

ố

S là các đ

ườ

•

ng th ng song ẳ 1 đ n 9 c các tr ng thái d ng t ế ừ ừ

ạ

ượ hình 4.16a.

QR không đ i, Qổ song , ta đ nh ư ở

th p lên, Q

S l n l

ừ ấ

ầ ượ

ng th ng A, B, C, D và E, các tr ng thái d ng

ừ

t là các ạ

ườ

ẳ

• - Khi T0 tăng t đ là 1, 2, 3, 4 và 9.

cao gi m xu ng, Q

0 t

ừ

ố

S l n l i, khi T t ầ ượ ả ng th ng E, D, C, B và A, các tr ng ạ ẳ

c l • -Ng ượ ạ là các đ ườ thái d ng là 9, 8, 7, 6 và 1. ừ

•

ụ

ộ

Nh v y, chi u thay đ i c a T

ư ậ tr ng thái d ng ph thu c vào ừ 0 nh

hình 4.16b.

ạ ổ ủ

ư ở

ề

9/12/2012 156

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

157

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• T đó rút ra bi n pháp m i ph n ng: ả ứ ừ ệ ồ

ở ệ

đ Qể S ng E) đ đ t tr ng ể ạ ạ ụ ườ ườ ế

• khi m máy đun nóng nguyên li u vào ng D(ví d đ đ n quá đ thái d ng 9 ừ

ể ừ ể ả

ớ ứ ừ

ừ ạ

ạ S là D, C và B) là các tr ng thái d ng ng Q t đ và đ chuy n hoá cao, mà không b ể ộ ị

ệ ộ ạ ệ ộ ừ

t đ và đ ườ ể

ộ ng Q ừ ể ặ ạ

9/12/2012 158

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Sau đó có th gi m (hay ng ng) đun nóng đ đi vào tr ng thái d ng 8, 7, 6 ( ng v i các đ ườ có nhi r i vào tr ng thái d ng có nhi ơ S là chuy n hoá th p( tuy r ng v i các đ ớ ằ ấ B, C và D ta có th g p các tr ng thái d ng 2, 3 và 4).

c/Đ n đ nh c a TBP : Ư ộ ổ ủ ị

• ạ ừ

-Tr ng thái d ng 5 ( hình 4.14 và 4.16a ) không n đ nh ổ ị

ộ ế ư ễ

ượ ằ

t ph n ng và đ n T • N u có m t nhi u lo n nào đó, nh khi T > T 5, ạ c đun nóng b ng lúc đó QR > QS, h th ng đ ệ ố nhi ế 7 ả ứ ệ

5 thì QR < QS, h b ngu i đi

i khi T < T ệ ị ộ

c l • Ng ượ ạ và v Tề 3.

ệ ổ ủ ị

• T đó có th rút ra đi u ki n n đ nh c a các ề tr ng thái d ng là: ể ừ ừ ạ

9/12/2012 159

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• dQS / dT > dQR / dT (4.6)

t c a thi

t b ế ị

ư

ệ ủ

ấ

ộ

thay đ i ổ t

IV.5-Đ c tr ng nhi ặ lo i ng: ạ ố • -Do không có khu y tr n nên nhi c a thi t b lo i này ủ này đ n đi m khác trong thi ế

ế ị ạ ể

t đ ệ ộ đi mừ ể t b . ế ị

t di n tròn phân b

ế

ườ

ng có ti t đ trong ng có

ậ

ệ ố tr c đ i x ng là ố ố ứ ụ do v y có th di n t ể ễ ả t đ trong không ệ ộ

ố

t b theo hai thông s l và r.

• - ng th Ố nhi ệ ộ tr c tâm ng, ố ụ hình nh phân b nhi ả gian thi ế ị

ố

9/12/2012 160

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

a/Phân b nhi t đ trong ng ph n ng: ố ệ ộ ả ứ ố

t không có trao đ i nhi ả ứ ệ ệ ổ

ả ả ố ạ ớ

t qua • Ph n ng to nhi thành, ch y r i hay có l p h t xúc tác tĩnh ( mô hình ĐLT ):

t đ đ ng đ u theo h ng đ ng kính ề ướ ườ •

ng ( h ng r ). -Nhi ố ệ ộ ồ ướ

t đ thay đ i theo h ổ ướ ng tr c ng ( ụ ố •

ệ ộ ng l ). -Nhi h ướ

ụ ạ ộ •

9/12/2012 161

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Ph thu c vào v n t c ph n ng ( ho t tính xúc tác ) ta có hình nh nhi t đ nh hình 4.17 ả ứ ệ ộ ậ ố ả ư

9/12/2012

162

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

*Ph n ng to nhi

t có trao đ i nhi

t qua thành:

ả ứ

ả

ệ

ổ

ệ

-Nhi

ng l và r.

t ệ đ thay đ i

ổ theo c ả hai h

ộ

ướ

•

ế

ề

ệ

t trong l p h t có 3 thành ạ

ớ

-C ch truy n nhi ơ ph n:ầ

t c a l p h t:

ạ bé vì h t x p và di n ạ ố

ệ

+D n ẫ nhi ệ ủ ớ ti p xúc nh . ỏ ế

t c a l u th :

+D n ẫ nhi

ệ ủ ư

ể pha khí th

ườ

ng nh . ỏ

ộ

ng đóng vai trò ch y u.

t do dòng l u th chuy n đ ng +Truy n ề nhi ể ệ t: th mang nhi ườ

ể ủ ế

ệ

9/12/2012 163

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ả ứ

i ).

t có hình nh ng

• -Tâm ng có nhi ố thu nhi ệ

t đ cao nh t ( ph n ng ấ ệ ộ c l ượ ạ ả

ồ ạ Tmax , n iơ

•

ượ

t b cũng nh khi

ng t n t ườ t đ ạ ẽ ệ ộ c g i là "đi m nóng'' hay "vùng ể c chú ý theo dõi trong ư

ượ ệ

ế ị

ủ

-Trên tâm ng th ố ph n ng x y ra m nh m do nhi ả ả ứ cao, đ ọ ph n ng'' và đ ả ứ quá trình làm vi c c a thi t k TBP . thi Ư

ế ế

ả

•

ệ ộ ớ

t đ v i các hình

ố ể ễ ả ở

ồ

-M t hình nh v phân b nhi ề ộ đ ng đ ng m c T có th di n t ứ ườ 4.18

9/12/2012 164

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

165

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ầ

ướ

ng kính ườ r và đ a vào pt m t th ứ

ng đ ộ

ệ

ầ

ố

C n tính thêm thành ph n khu ch tán theo h ế ầ v i h s khu ch tán ngang là D ế ớ ệ ố nguyên (2.27). +Tính thành ph n kt ngang ( ký hi u là A ) cho nguyên t th tích 2πr.dr.dl theo hình 4.19

ể

9/12/2012

166

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• A = L ng ra - L ng vào ượ ượ

= -Dr.2π(r+dr)dl.∂(C+∂C/∂r.dr)/∂r

C/¶ r. - (-Dr).2πrdl. ¶

A/2πdl= -Dr [(r+dr).∂(C+∂C/∂r.dr)/∂r - r.∂C/∂r].

C/¶ r.d r A/2πdl= -Dr ( r.∂2C/∂r2.dr + ¶ + ¶ 2C/∂r2.dr2 ).

¶ 2C/∂r2.dr2 quá bé, b qua và chia ti p ế ỏ

• S h ng ố ạ cho rdr:

9/12/2012 167

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

A/2πr.dr.dl = -Dr ( ∂2C/∂r2 + 1/r.∂C/∂r ) (4 . 7)

(4.7) vào pt

ế

ầ

ừ

• Đ a thành ph n khu ch tán ngang A / 2πr.dr.dl t ư (2.27):

v.∂C/∂l - Dl.∂2C/∂l2 - Dr (∂2C/∂r2 + 1/r.∂C/∂r) + R = 0. ( 4 . 8 )

• Quá trình truy n nhi

ng t

chuy n ch t, nên có th vi

ề

t t ệ ươ

ự

ể ế

ể

ấ

v.CP.∂T/∂l - λl.∂2T/∂l2 - λr (∂2T/∂r2 + 1/r.∂T/∂r)

+ ∑ ( -∆HR)i . Ri = 0.

i= 1, n.

(4.9)

• Trong đó:+ CP-Nhi

ệ

t dung riêng c a h n h p ph n ng. ỗ

ả ứ

ủ

ợ

+ l

l -H s truy n nhi

t theo h

ệ ố

ề

ệ

ướ

ng tr c ng. ụ ố

+ l

r -H s truy n nhi

t theo h

ng đ

ng kính

ệ ố

ề

ệ

ướ

ườ

ng.ố

+(-∆HR)i-Nhi

ệ ủ

t c a ph n ng th i. ả ứ

ứ

9/12/2012 168

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Nh v y: ư ậ

§ -Chuy n ch t v i dòng ch y có v n t c ậ ố ấ ớ ể ả

v.¶ l C/¶ v.

P.∂T/∂l -Truy n nhi

§ t do dòng ch t mang ề ệ ấ

v.C nhi t.ệ

l.∂2T/∂l2 -Truy n nhi

§ - l t theo h ề ệ ướ ng tr c ng. ụ ố

§ - l t theo ề ệ

r(∂2T/∂r2 + 1/r.∂T/∂r) -Truy n nhi ng đ ố

ng kính ng. h ườ ướ

9/12/2012 169

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

♣∑(-∆HR)i.Ri -T ng nhi ổ ệ t ph n ng chính và ph . ụ ả ứ

• b/Đi m nóng Tmax:

ể

ả

t, có trao đ i ổ ồ ạ Tmax trên tr cụ

• -V i ph n ng to nhi ệ ả ứ ớ t qua thành, t n t nhi i ệ tâm ng nh hình (4.18). ư ố

•

ị

ộ

ướ ố

ệ

ị

hình

ậ ố

ư ở

-V trí và giá tr Tmax -đ i v i m t quá ố ớ trình ph n ng, kích th c ng và đi u ả ứ ề ki n trao đ i nhi t xác đ nh-ph thu c ổ ộ ụ (nghĩa là phụ vào ho t tính xúc tác ạ thu c vào v n t c ph n ng ) nh ả ứ ộ 4.20

9/12/2012 170

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

171

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ị

ế

ng đ n Tmax: t ệ

ưở th tích S.dl, nhi ố ể ộ

ả ứ

ấ

ồ

-Xác đ nh các thông s nh h ố ả Dòng FV đi qua nguyên t đ thay đ i là dT và n ng đ ch t ph n ng thay ng là dC (hình 4.21) đ i m t đ i l

ổ ộ ạ ượ

ộ ổ

9/12/2012

172

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Ta có pt cân b ng năng l

ng c a dòng

ằ

ượ

ủ

( 4 . 10 )

- FV.ρ.dh + dQ = 0

• Trong đó ♣ - dh Thay đ i entalpi c a dòng

ủ

ổ

dh = CP.dT + ∆HR.dC

t dung riêng c a dòng.

♣CP- Nhi

ệ

ủ

♣∆HR- Entalpi c a ph n ng.

ả ứ

ủ

♣ρ- Kh i l

ố ượ

ng riêng c a h n h p ph n ng. ỗ

ả ứ

ủ

ợ

t trao đ i qua thành ( đ a vào l y d u +, ra

ệ

ấ

ổ

♣ - dQ Nhi l y d u - ). ấ ấ

9/12/2012 173

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

s ph n ng to nhi

t, làm l nh ngoài thành ng ph n ng:

ả ử

ả ứ

ả

ệ

ả ứ

ạ

ố

dQ = -K.( T - TC ).P.dl

H s trao đ i nhi

t qua thành.

ệ ố

ổ

ệ

§ K

C- Nhi

t đ c a thành.

ệ ộ ủ

§ T

Chu vi c a ng ph n ng.

ả ứ

ủ ố

Ta có bán kính thu l c c a ng ph n ng:

ả ứ

ủ ố

ỷ ự

RTL = S/P ﬁ P = S/RTL.

dQ = -K.(T - TC).S.dl / RTL.

§ P

• Thay vào pt (4.10) -FV.ρ.(CP.dT + D

R.dC) - K.(T - TC).S.dl / RTL = 0.

( 4 . 11 )

9/12/2012 174

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ươ

ớ ậ

ằ

ậ

ấ

• Ph ng trình cân b ng v t ch t trong S.dl v i v n t c ph n ng là R: ả ứ ố

FV.ρ.dC = S.dl.R ﬁ S.dl = FV.ρ.dC / R.

• Thay S.dl vào pt (4.11) và chia cho FV.ρ

R.dC - K.(T - TC).dC / RTL.R = 0.

-CP.dT - D ( 4 . 12 )

• T i T = Tmax thì dT = 0, ta có:

ạ

-∆HR.dC - K.(Tmax- TC).dC /RTL.R = 0. T đóừ

Tmax = TC + (-∆HR).R.RTL / K

( 4 . 13 )

9/12/2012 175

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

T (4.13): ừ § x

T m a ớ • D H

ả ứ

t ph n ng (- thu n v i nhi t l ả ứ ậ ệ ỷ ệ ng kính ng R), v n t c ph n ng (R) và đ ố ườ ả ứ ậ ố TL).V i ph n ng có hi u ng nhi t ph n ng (R ệ ệ ứ ớ ả ứ t đ thích h p khác nhau c n và kho ng nhi ầ ệ ộ ả c ng ph n ng phù h p: t k kích th thi ướ ố ế ế ợ ả ứ ợ

t ph n ng trong kho ng 50 đ n ệ ế •

ườ ố

ủ ế ạ

ụ ọ ọ ủ

-Khi nhi ả ả ứ ng kính ng ph n ng có th t 200 Kj/mol, đ ể ừ ả ứ 20 đ n 70 mm ph thu c vào đ nh y c a s ự ộ ộ thay đ i đ ch n l c hay c a ho t tính xúc tác ạ vào nhi ổ ộ t đ . ệ ộ

ằ ầ ư ườ ố •

gi m đ ả t b ng chùm thì s ng s tăng m nh ố ố ng kính ng ạ ẽ

9/12/2012 176

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-C n l u ý r ng khi c a thi ế ị ố ủ và do đó giá thành thi t b tăng v t lên. ế ị ọ

T m a thu n v i ậ

ả ứ Trong tr

ợ

đ u ng ph n ng ớ v n t c ph n ng R, ngườ t có th s d ng xúc tác có ho t ạ ả ứ ở ầ ố ầ ấ

T (4.13): ừ • § x t l ậ ố ỷ ệ nghĩa là v i ớ ho t tính xúc tác. ạ h p c n thi ể ử ụ ế tính th p (hay xúc tác cũ) đ gi m giá tr c a Tmax .

ể ả ị ủ

x T m a ngh ch v i h s trao đ i nhi ớ ệ ố ổ

t l ỷ ệ ầ ư ị ệ

ề ặ ổ

9/12/2012 177

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• § t K ệ nên c n l u ý vi c s d ng tác nhân trao đ i ổ ử ụ t t cũng nh làm s ch b m t trao đ i nhi nhi ệ ạ ư đ đ m b o K có giá tr l n. ị ớ ệ ể ả ả

ừ

thu n v i nhi

ậ

ớ

t đ ệ ộ

i nhi

T (4.13): • Cu i cùng Tmax t ố c a ch t t ấ ả

ủ

l ỷ ệ ệ C. t T

t đ ch t t

i nhi

ấ ả

t T ệ C

TBP nhi ậ ở ẽ ấ

Ư ệ ộ ộ ớ

ả ứ

• Tuy v y, quá th p s làm ngu i l p xúc tác và do đó t c đ ph n ng cũng nh năng su t ấ thi

ố ộ t b th p.

ế ị ấ

ế

ặ

• Đi u đó liên quan đ n đ c đi m ề t ệ c a TBP lo i ng nh nhi

ể đ nh y ạ ộ ph n sau. ầ ư ở

Ư ạ ố

ủ

•

9/12/2012 178

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ừ ặ

đ c đi m này ph i ti n hành nhi

ả ế ể t cho các ph n ng to nhi ả ả ứ

t ệ ở

gi iả t ệ

t đ ph n ng.

• Chính t nhi ệ đ x p x nhi ộ ấ

ỉ

ệ ộ

ả ứ

ụ

ệ ộ

t đ ph n ng là 300 ả ứ

0C như

ở

260-270

ầ

ở

• Ví d , khi nhi quá trình oxy hoá mêtanol thành fomaldêhit trên xúc tác oxit Fe-Mo ph iả làm l nh b ng d u nóng 0C ằ ạ ( hình 4.22).

9/12/2012 179

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

180

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• c/Đ nh y nhi t ạ ộ ệ c aTBP lo i ng: Ư ạ ố ủ

• ố là hi n t

ỏ ổ ươ

ộ ư

ộ ệ ộ ụ ố ớ •

ự t đ ta có đ nh y nhi ộ ả ứ t đã tìm th y đ nh y c a ạ ậ ấ ả ộ

t đ đi m nóng Tmax đ i v i các thông s ủ ố

T ố ớ t. đo n nhi ệ ạ

ễ ả ự ệ ộ

t đ Tmax 0=340 K, ệ ộ ổ ỗ ủ

9/12/2012 181

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ng x y ra khi -Đ ộ nh y thông s ả ệ ượ ạ ng đ i nh m t thông s nào đó có thay đ i t ố ố nh ng h th ng TBP có s thay đ i l n, v i ổ ớ ệ ố ớ Ư t. thông s là nhi ệ ố -M t ví d đ i v i ph n ng b c1, không thu n ngh ch, to nhi ậ ạ ệ ị nhi ệ ộ ể TC, K/RTL và D • Hình 4.23 di n t khi nhi còn TC thay đ i t s thay đ i nhi t đ ban đ u c a h n h p T ợ ầ 300 đ n 342,5 K ổ ừ ế

9/12/2012

182

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ấ ế ẽ

ố

C=335 K, • Nhìn hình v ta th y mãi đ n khi T t đ trong ng ph n ng ít thay đ i theo nhi ổ ả ứ chi u dài ng, có th nói l p xúc tác b ngu i và ị ộ ớ v n t c ph n ng th p, do đó đ chuy n hoá X ể không đ t yêu c u. ạ

ệ ộ ề ậ ố ố ả ứ ể ấ ộ

ầ

i tâm ng có c c đ i cao t đ t ệ ộ ạ ự ố ngườ ạ

ễ 0 đ n 80 K (Tmax=420 K). • Khi tăng TC thêm 2,5 K (TC=337,5 K) đ bi u di n nhi ể h n Tơ ế

C=342,5 K) nhi • Khi tăng TC lên m t ít n a (T tệ ữ đ đi m nóng v t đ ban đ u đ n 100 ầ ệ ộ K.

9/12/2012 183

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ộ t nhi ượ ộ ể ế

• . d/ Đ n đ nh ộ ổ ị c a TBP lo i ng: ủ Ư ạ ố

• ớ ả ấ

ế

ặ

ả ứ ắ

ỏ

ệ ố ừ

TBP lo i ng có trao đ i nhi Ư ạ ố t gi a ữ Ở ệ ổ •

ẩ ệ

9/12/2012 184

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-Khác v i TBP lo i thùng có khu y, ph n Ư ạ ế ị lo i ng luôn luôn t b ng ti n hành trong thi ạ ố ứ Do đ c đi m c a thi n đ nh. t b lo i này m t ủ ể ổ ộ ế ị ạ ị i m t th tích nh c a ng s r i lo n nào đó t ỏ ủ ố ể ộ ạ ạ ự ố ph n ng không lan r ng ra qui mô kh p thi t ế ộ b mà s b dòng ch y kéo ra kh i zôn ph n ả ả ị ẽ ị ng, tr ng thái d ng c a h th ng quay v ề ủ ạ ứ tr ng thái cũ. ạ - s n ph m đi ra và nguyên li u vào ( hay có trao ệ ả đ i nhi t gi a l p xúc tác v i nguyên li u vào ) ệ ớ ổ có th có tr ng thái d ng không n đ nh ể ữ ớ ạ ừ ổ ị

Ắ

V-TBP XÚC TÁC KHÍ-R N ( XÚC TÁC R N ).Ắ • -H ph n ng v i xúc tác r n r t hay g p trong ả ứ ệ công nghi p hoá h c nói chung và riêng đ i v i ố ớ ệ công nghi p hoá d u. ệ

ắ ấ ặ ớ

ọ ầ

c đ t ra đ i v i h ph n ố ớ ệ ả ặ •

§ B -Các v n đ đ ề ượ ấ ng d th này là: ị ể ứ ề m t ti p xúc pha. ặ ế

c C Æ ệ

ấ ọ t t ệ ố ư ưở i u ng đ n ế

ế ộ ả t b . ế ị ủ

T r n ớ thái l p xúc tác: l p tĩnh, l p r i, ớ ơ ớ

9/12/2012 185

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ bi n pháp duy trì ch đ nhi cho quá trình: r t quan tr ng và nh h c u t o và hình dáng c a thi ấ ạ § l p cu n theo dòng khí. ớ g ạ ố

ấ ử ụ

ệ

V.1-B m t ti p xúc pha và hi u su t s d ng b m t ề ặ ề ặ ế bên trong c a xúc tác: ủ

ả

ề ặ ế

ả ử ụ

ắ

ố 1-2 m

ừ

• Gi i pháp đ m b o b m t ti p xúc pha c a ủ h khí r n là s d ng xúc tác x p có b m t ề ặ ệ bên trong r t phát tri n, t 2/g đ n g n ầ ế ể ấ 1000 m2/g.

a/Các đăc tr ng c a xúc tác x p:

ủ

ố

+B m t riêng:

ề ặ

(cid:237)

hi u - S

R, đ n v - m

2/g.

ệ

ị

9/12/2012 186

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ K

t ộ s v t li u x p thông d ng:

ố ậ ệ

ụ

ố

ạ

Diatomit: SR = 5 - 10 m2/g.Al2O3 ho t tính, silicagel: SR = 200 - 400 m2/g.Zêolit: SR = R = 800 - 700 - 800 m2/g.Than ho t tính: S 1000 m2/g.

§ M

ấ

ạ ủ

ậ ệ

ố

ạ

c p và h t th c p, b m t riêng là t ng b m t các h t s c p trong 1 gam v t li u.

i ớ c u trúc h t c a v t li u x p: có h t s ạ ơ ấ ề ề ặ ặ

ứ ấ ạ ơ ấ

ổ ậ ệ

§ V

c xác đ nh b ng ph

ượ

ằ

ị

ươ

pháp h p ph , tính theo BET.

ề m t riêng đ ặ ấ

ụ

9/12/2012 187

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ B

• +Đ x p:

ộ ố

(cid:237)

e, đ n v - cm

3/g.

hi u - ệ

ị

§ K

kho ng tr ng gi a các h t s c p và th c p

ạ ơ ấ

ứ ấ

ữ

(cid:224) ả trong v t li u x p. ậ ệ

ố ố

§ L

ố

ộ

ự ắ

ứ ấ ườ

ố

ố ể ả ậ ệ

3/g.Th ộ ề

ả

§ P h

ụ thu c vào s s p x p (s ph i trí) c a các ủ ế h t s c p và th c p, đ x p có th thay đ i t ộ ố ạ ơ ấ ổ ừ ng s ph i trí gi m thì đ 0,1 đ n 1cm ộ ố ế x p tăng và đ b n c h c c a v t li u gi m. ố ơ ọ ủ c Đượ tính t l ượ

kh i l ố ượ ng riêng bi u ki n theo công th c: ế

ng riêng th t và kh i ố ậ ứ

ừ ể

e = 1/ρbk - 1/ρth t ậ .

(5.1)

9/12/2012 188

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• +Phân b l

x p theo kích th

ướ

ố

ướ

ạ ơ ấ

0,2 đ n 50 nm)

ứ ấ theo mô hình 5.1, phân i x p bé ( đ ướ ườ ỗ ố x p trung (t ừ

ng kính d ế

ỗ ố

ố ỗ ố ỗ x p có kích th c khác nhau do s ự s p x p c a các h t s c p và th c p, ủ ế ắ có th di n t ể ễ ả chia thành l 0,2 nm ), l và l

x p l n (trên 50 nm).

ỗ ố ớ

§ L

ị

c đ c ượ ng pháp h p ph , ụ mao qu n và n p thu ngân

x p theo kích th ướ ấ ỷ

ạ

n b l ố ỗ ố xác đ nh b ng ph ằ ng ng t ụ ư d ướ

ươ ả i áp su t ( đ n 250 MPa ). ế

ấ

9/12/2012 189

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ P h (cid:226)

9/12/2012

190

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

•

+H s khu ch tán hi u d ng:

ụ

c là nh ng y u t ữ

ệ ố ệ ế Độ x p và phân b l ả

ưở

ế ố ố ỗ ố ướ ng đ n quá trình khu ch tán trong xúc tác ế

x p theo kích th ế

ố quan tr ng nh h ọ x p.ố

ệ s khu ch tán hi u d ng De trong h t xúc tác có th di n t ể ễ ả

ụ

ệ

ạ

ố

theo công th c sau:

ế ứ

De = D . e

/ t

(5.2)

Trong đó

•

ệ ố

ế

D - H s khu ch tán trong pha khí. e

- Đ x p c a xúc tác. ủ

ộ ố

ệ ố

ạ x p, s thay đ i đ

ồ

- H s nói lên tr ng thái hình h c c a l ề ủ

ọ ủ ỗ ố ổ ườ

x p: đ ộ ng kính c a ủ

ề ặ ỗ ố

ự

x p...

t quanh co, g gh c a b m t l l ỗ ố

có giá tr t

ỷ ố e/t s

ế

•

ế c xác đ nh b ng th c nghi m.

Th ườ hi u d ng có th đ ệ

ng t ụ

1/10 đ n 1/20 và h s khu ch tán ị ừ ị

ệ ố ệ

ự

ằ

ể ượ

9/12/2012 191

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ H

ề ặ

ấ ử ụ η:

• b/Hi u su t s d ng b m t bên trong ệ c a xúc tác

ủ

ụ

ả

ệ ậ ố ủ

ứ

ạ

ệ ố ộ ụ ề ặ ứ ướ

ủ

• Ngoài h s khu ch tán hi u d ng D ế η còn ph thu c vào v n t c ph n ng b m t (t c ho t tính c a xúc tác) , vào kích th c và hình d ng c a h t ạ ạ xúc tác.

ớ ạ

• G n đúng v i h t xúc tác có hình d ng khác nhau, ta có:

ầ ạ

η = thψ / ψ

(5.3)

9/12/2012 192

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ψ = Vh/Sh√ Rs/De

(5.4)

• Trong đó .ψ - Modun Thiele

.Vh - Th tích c a h t xúc tác. ủ ể ạ

.Sh - B m t ngoài c a h t xúc tác. ề ặ ủ ạ

ư ặ c ướ

h/Sh = R/2.

.Vh/Sh - Đ c tr ng cho kích th h t xúc tác: ạ

h/Sh = R/3.

V i h t hình tr bán kính R, V ụ ớ ạ

V i h t hình c u bán kính R, V ầ ớ ạ

9/12/2012 193

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

.RS - V n t c ph n ng b m t. ậ ố ề ặ ả ứ

theo pt (4.3) đ

ụ

ự

ộ h vào y

cượ

hình 5.2.

.Th - Hàm tang hyperbolic. S ph thu c di n t ể ả ở h

9/12/2012

194

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ừ

ướ ủ

ớ ệ ố

ệ

h có giá tr th p. T đ c tr ng

c c a h t ạ h/Sh l n), v n t c ph n ng ả ứ ậ ố ụ ệ ế l n, do đó hi u su t s d ng b ấ ử ụ ề ớ ư ừ ặ ị ấ

• T (5.3) và (5.4), khi kích th xúc tác l n (Vớ b m t l n và h s khu ch tán hi u d ng ề ặ ớ bé thì y m t xúc tác ặ c a hàm tang hyperbolic ta có: ủ

-Khi y < 1 thì thψ = y

, do đó h = 1.

•

-Khi y ‡

3 thì thψ = 1 , do đó h = 1/ψ.

•

9/12/2012 195

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ậ

ớ ừ

ả ứ

ầ ạ

ấ

ợ

ố

ạ

• Do v y, v i t ng quá trình ph n ng yêu c c u xúc tác có b m t riêng, kích th ướ ề ặ h t và c u trúc x p thích h p đ có tích s ố SR.η c c đ i. Ho t tính c a m t đ n v ị ạ kh i l

ng xúc tác Ag đ

ể ộ ơ c xác đ nh ị

ự ố ượ

ủ ượ

Ag = As . SR . h

(5.5)

As – Ho t ạ tính của một đơn v ị b ề mặt xúc tác

9/12/2012 196

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ớ

V.2-L p xúc tác: • a/L p tĩnh: ớ

xúc tác

•

§ ử ụ lâu m t ho t tính

s d ng vì đ n gi n, cho ả ơ ( > 6 tháng ).

ạ

ấ

H a

c quá bé,

ượ

•

ườ

ớ

ng xuyên tâm

ướ

§ t ạ xúc tác không đ th c t ng kích th 3 đ n 10 mm, đ tr ể ở ế ướ ừ l c c a l u th qua l p không quá l n, v i ể ớ ớ ủ ư ự ng xúc tác l n hay FV l n l ớ dòng l u thư ể ớ ượ chuy n đ ng theo thay h ể ộ ng tr c ng. cho h ụ ố ướ

9/12/2012 197

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

c h t xúc tác l n nên

ớ

•

kích th ấ ử ụ

ạ ề ặ

ng th p.

§ o ướ hi u su t s d ng b m t xúc tác ệ th ườ

ấ

ng g p:

Ư th

ườ

ặ

•

xúc tác đ t trong ng,

ố

• -Thi ch t t

ặ t đi gi a các ng.

ị ố i nhi

t ế b ng chùm, ữ ệ

ấ ả

ố

ạ

ỉ

t ệ

t v i l p xúc tác đo n nhi t b có • -Thi ệ ớ ớ ế ị t trung gian hay cho thêm trao đ i nhi ệ ổ đ đi u ch nh nhi nguyên li u l nh vào ể ề ệ ạ đ ph n ng.

ả ứ

ộ

9/12/2012 198

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ T B P

• b/L p chuy n đ ng: ể ớ ộ

g D ø n vì có ạ •

ấ ệ ạ ụ ấ ổ

ả ừ Ư ệ ố

Để th c hi n l p xúc tác chuy n đ ng ệ ớ ể •

ự ấ ạ ho tạ ơ

ế ị ộ ủ ớ ố ơ ả ệ

X œ ơ ọ

9/12/2012 199

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ cho xúc tác mau m t ho t tính th liên t c l y xúc tác đã làm vi c ra đem đi ể tái sinh và b sung xúc tác có ho t tính cao vào h th ng TBP mà không ph i ng ng quá trình. § ộ t b có c u t o ph c t p h n, tuy nhiên thi ứ ạ đ c a l p xúc tác h u nh không thay đ i ổ ư ầ ệ đó là m t uộ ư trong su t quá trình làm vi c, đi m c b n đ i v i quá trình làm vi c liên t c. ể § c ộ ề mài mòn và v v n trong khi chuy n đ ng. ụ đ b n c h c cao ch ngố ộ ố ớ tác c n có ầ ỡ ụ ể

ể

ữ

ể

ạ

ặ

ạ

ớ ờ ọ

ự

c h t t

ướ

ươ ố ạ

ơ ấ

ồ

ề t b nh sàng phân ph i hình 5.2.

t di n c a thi

p ớ xúc tác chuy n đ ng có 3 d ng v i nh ng đ c đi m riêng: ộ -L p r i:+ H t xúc tác chuy n đ ng nh tr ng l c. ộ ớ ơ ể + Kích th ng v i l p tĩnh. ng đ ớ ớ ạ ươ +C n có c c u phân ph i h t xúc tác đ ng đ u trong kh p ti ắ

ế ị

ầ ệ

ủ

ế

ố

9/12/2012

200

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ L

hình

ố

ớ ơ

ể ễ ả ở

ể

ộ

+Hệ th ng TBP xúc tác chuy n đ ng l p r i có th di n t 5.4.

9/12/2012

201

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• -L p sôi: ớ

i lên d ừ ướ

c v i chi u tr ng l c, khi v n t c dòng khí ề ề ượ ự

ậ ố ằ

ạ ắ ủ

ủ ớ

• *Đi u ki n t o l p sôi: Dòng khí đi t ệ ạ ớ ng ọ ớ đ l n l c nâng c a dòng khí cân b ng v i ủ ớ ự ớ ủ ng c a h t r n, h t r n b t đ u l tr ng l ắ ầ ơ ạ ắ ượ ọ l ng, th tích c a l p n r ng ra, ta có tr ng ạ ở ộ ể ử thái nh ch t l ng. ư ấ ỏ

ở ự ủ ầ

9/12/2012 202

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

hình 5.4 . • Tr l c c a dòng khí h u nh không thay đ i ổ ư khi b t đ u t o t ng sôi nh ư ở ắ ầ ạ ầ

9/12/2012

203

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ấ ỏ M t thoáng n m ngang, ch y ả

ằ

•

§ ặ nh ch t l ng, tuân theo đ nh lu t Acsimét ...

• *Tính ch t c a l p sôi: ấ ủ ớ ư ch t l ng: ư

ậ

ị

N h

ấ ỏ n ệ t

ượ

ng t o b t: ạ

ọ

•

ạ ắ

ự

ạ

ề

•

.Do h t r n chuy n đ ng t o s khác nhau v ộ m t đ h t trong l p và t o thành các b t khí.

ậ ộ ạ

ể ớ

ạ

ọ

•

ớ ạ

ẹ ổ khí có TGL th p nh t.

.B t nh n i lên nhanh trong l p t o nên nh ng ọ ph n t ầ ử

ấ

ọ

•

i chìm xu ng

ế

ọ ỡ ề

ầ ử

khí b ị có ầ ử

ữ

ấ

ạ

.B t đi lên kéo theo đuôi là các h t r n, khi lên ạ ắ đ n m t l p b t v ra và các h t r n l ố ạ ắ ạ ặ ớ trong l p huy n phù kéo theo các ph n t ớ h p ph trong xúc tác, t o nên nh ng ph n t ụ TGL l n.ớ

9/12/2012 204

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ H i

ọ

ạ

ủ

ỗ

ộ ế ộ

ớ

ớ mô hình KLT (

ạ ộ

• Do t o b t và chuy n đ ng h n lo n c a ạ ể h t xúc tác l p sôi có ch đ chuy n ể đ ng c a dòng g n v i ầ ủ hình 5.5 )

ậ

ấ

ủ

ả TGL c a ch t ph n ng trong

ớ

ồ

ả ứ ề c n đ ầ ả ứ ẩ

ố ế ạ

ế ư

ụ

ặ

ả ả ứ

• H u qu c l p xúc tác không đ ng đ u ượ tính đ n khi ti n hành các ph n ng có ế đ c tr ng n i ti p t o s n ph m ph nh crăcking xúc tác, các ph n ng oxi hoá ...

9/12/2012 205

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9/12/2012

206

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ổ ệ ố ữ ớ

ủ ệ

ộ ớ ớ

• H s trao đ i nhi ệ Vai trò chính c a quá trình trao đ i nhi l p sôi v i thành là do s lo n c a các h t r n mang nhi t gi a l p sôi và thành l n: ớ t gi a ữ ổ ự chuy n đ ng h n ỗ t. ạ ắ ể ệ ủ ạ

ể

t có th tăng hàng ch c ụ ng khí. • V n t c trao đ i nhi ệ ậ ố l n so v i tr ợ ổ ng h p ch có môi tr ỉ ớ ườ ườ ầ

ệ ố ổ ụ ộ

t K ph thu c vào v n t c ậ ố hình 5.6. • H s trao đ i nhi dòng c a khí nh ủ ệ ư ở

ờ ớ

c s ượ ử quá trình ph n ng xúc tác to ả ả ứ ụ

9/12/2012 207

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t. • Nh tính ch t này l p sôi ngày càng đ ấ d ng cho các nhi u nhi ề ệ

9/12/2012

208

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• -L p cu n theo: ố i

•

ạ ắ ạ

ể

ộ

ể

ậ

ọ

K h

ậ ố

ạ

•

ớ § v n t c dòng khí l n, các h t r n cu n ậ ố ố ớ theo dòng khí t o thành l p cu n theo. Tr ng thái ố ớ ạ c s d ng r ng rãi đ v n chuy n các v t này đ ậ ể ậ ượ ử ụ li u r i d ng h t nên còn g i là l p v n chuy n. ớ ạ ệ ờ ạ § ủ có th g p 2 đ n 5 l n v n t c h t ạ

ụ thu c vào đ c tr ng c a h t, v n t c khí ư ặ ậ ố ể ấ

ộ ế

ầ

ớ mô hình ĐLT, th iờ

đ ng đ u và

ế ộ ế

ề

ồ

• Ch đ dòng ch y g n v i ả gian ti p xúc c a pha khí v i xúc tác ớ t

ủ ng đ i ng n.

ươ

ắ

ố

c s d ng thay th

ớ

ố

ượ ử ụ

ế

•

t b crăcking xúc tác hi n đ i ạ

ế ị

ệ

ờ ậ ớ ố

ứ

ạ

Nh v y, l p cu n theo đ cho l p sôi trong thi d ng ng đ ng v i xúc tác ch a zêolit có ho t tính ớ ạ cao.

9/12/2012 209

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

P h

Ộ Ố Ệ

Ạ Ầ

VI-M T S LO I TBP TRONG CÔNG NGHI P HOÁ D U • VI.1-Lò ng:ố

nhi

t đ cao ( > 300

0C )

ệ ớ

ở

ệ ộ

•

(cid:243) § t l n và b m t trao đ i nhi b ng cách đ t nhiên li u l ng hay khí. ằ

ổ ệ ỏ

g p trong công nghi p hoá d u v i các ch c năng

ứ

ệ

ặ

ầ

ớ

ề ặ ố g ườ

•

t ệ ở

ắ

•

( đ n 1000

ộ

ế

nhi t ệ c ặ ơ ướ

0C ) nh nhi ấ

ể ả

ể

c ( steam refoming ) đ s n xu t hi dro và khí t ng

ớ ơ ướ

ể ả

ầ

ợ

ồ

-TBP Ư cho các quá trình pha khí, khí-r n, thu nhi t phân hydrocacbon có m t h i n đ cao ệ ư ( steam cracking ) đ s n xu t etylen và olefin, chuy n hoá khí t ự nhiên v i h i n ấ ổ h p (synthesis gases, thành ph n g m CO và H 2), dehydroclo hoá dicloetan đ s n xu t vinyl clorua.

ể ả

ấ

•

ị

t ế b gia nhi

ệ ố

ệ h n h p nguyên li u cho các h th ng ệ Ư ư

ỗ ợ ệ ố

ệ

-Thi ch ng luy n, cho các h th ng TBP nh crăcking xúc tác, refoming ư xúc tác, dehidro hoá xúc tác...

9/12/2012 210

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ T h n

C • § u ấ t o c a lò ng g m 2 ph n: ố ủ ạ ầ ồ

ố ư Nhi •

ế ữ ệ

ơ ứ c khi đi ra ng khói. -Zôn đ i l u: trao đ i nhi ổ cháy v i ng tr ớ ố t đ th p h n, c ch ơ ệ ộ ấ ng b c gi a khí t là do ti p xúc c ưỡ ế ố ướ

ứ ủ •

t ch y u ơ ố ử ủ ế

t c a bu ng l a đ n thành ử ạ ồ

t đ cao c a bu ng l a, ạ Nhi -Zôn b c x : ệ ộ ồ n i đ t nhiên li u.C ch trao đ i nhi ệ ổ ế ơ ệ là do b c x nhi ế ệ ủ ứ ng.ố

N g u y Œ ượ

ế n ư ạ ở t ế

c chi u t ề ừ đây đ t nhi ạ c làm l nh nhanh cu i zôn đ i ố ố t đ c n thi ệ ộ ầ ạ

ồ ở ạ d ng h i ơ

9/12/2012 211

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• § li u đi ng ệ l u đ n zôn b c x , ứ cho ph n ng, sau đó đ ượ ả ứ tránh phân hu s n ph m và thu h i ẩ ỷ ả c áp su t cao ( hình 6.1 ). n ướ ấ

9/12/2012

212

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

(cid:242)

• §

có công su t nhi

t khác nhau

ấ

ệ

ố

ệ t đ nguyên

ệ ộ 0C lên đ nế 0C ) nên ngố

ệ ộ

c đ t vào gi a đ

ữ

ể

ặ ạ ượ hai phía ( hình 6.2 ).

• Đ c bi t lò ng cho quá trình cracking h i ơ ệ ặ s n xu t etylen có công su t l n và hi n ả ấ ấ ớ ầ đ a nhanh nhi đ i, v i yêu c u ớ ư ạ 450 - 500 zôn đ i l u li u t ố ư ở ệ ừ nhi t đ ph n ng ( 800 - 900 ả ứ trong zôn b c x đ ứ c b c x t đ ạ ừ

ượ

ứ

9/12/2012 213

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t ộ s thông s c a lò ng:

ố ủ

ố

•

• -S dàn ng:

1 đ n 100.

ố

ế

• -Chi u dài 1 dàn: 20 đén 100 m.

ề

• -Đ ng kính ng: 30 đ n 80 mm.

ườ

ế

ố

• -Th i gian l u trong zôn b c x : 1 - 2 s .

ứ ạ

ờ

9/12/2012 214

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ M

9/12/2012

215

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ố

ừ nhiên. • H.6.1.3-Lò ng cho quá trình Refoming c h i n ơ ướ trong s đơ ồ công nghệ s n xu t ấ ả NH3 t khí t ự

9/12/2012 216

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

•

9/12/2012 217

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• H.6.1.4- Lò ngố trong công nghệ s n xu t ấ ả NH3 từ khí tự nhiên.

t b crăcking xúc tác:

ả ứ

ố ế

ả ứ

VI.2- H th ng thi ế ị ệ ố § c Đặ tr ng c a ph n ng: ủ ư -Ph n ng ph c t p: song song, n i ti p theo mô hình ứ ạ sau ( hình 6.3 )

9/12/2012

218

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

khí

ả ố ế

ả

do v y đ đ m b o hi u

ậ

ệ ề

ầ

ồ

• Trong đó xăng là s n ph m chính, ẩ ả và c c là s n ph m ph t o thành theo ụ ạ ố ẩ ph n ng n i ti p chuy n hoá s n ể ả ứ ph m chính, ể ả ả ẩ TGL đ ng đ u và su t xăng cao c n có ấ ng n, ắ đ chuy n hoá X không quá cao.

ể

ộ

ả ứ

ế

ở nhi 0C ) và thu nhi

t đ t ệ ộ ươ t ệ để

• -Ph n ng ti n hành đ i cao ( 450 - 500 ố c t m ch C-C theo ph n ng: ắ

ả ứ

ạ

•

CnH2n+2 ﬁ CqH2q+2 + CpH2p - Q (n=q+p)

9/12/2012 219

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• §

c Đă tr ng c a xúc tác:

ủ

ấ

• -Xúc tác nhanh chóng m t ho t ạ ủ ề ặ

ằ 650 - 720 ở

tính do c c t o thành che ph b m t, ố ạ c tái sinh b ng cách đ t c c xúc tác đ ố ố ượ b m t v i không khí 0C theo ph n ng to nhi

ề ặ ớ ả ứ

ệ

ả

C + O2 (không khí) ﬁ COX + Q

ế

ớ ớ ụ ấ

ể

• Do v y c n ti n hành v i l p xúc tác ầ chuy n đ ng đ liên t c l y ra đi tái sinh ộ và b sung xúc tác.

ậ ể ổ

9/12/2012 220

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ứ

ở ạ ượ ầ

• -Xúc tác crăcking hi n nay ch a zêolit có ho t ạ tính cao đ d ng h t vi c u v i ớ đ ệ c s d ng ạ ử ụ ng kính c 0,05 đ n 0,1 mm. ế ỡ ườ

ư ậ

ủ ủ

ố ế ắ c s d ng cho quá trình crăcking • V i tính năng c a xúc tác nh v y cùng v i đ c ớ ớ ặ tr ng n i ti p c a ph n ng yêu c u ầ TGL đ ngồ ả ứ ư đ u và ng n nên l p cu n theo v i ng ề ớ ố ố ớ đ ng đ ứ ử ụ ượ

ủ

ớ ơ

9/12/2012 221

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Th h cũ c a TBP crăcking xúc tác đã s ế ệ ử Ư d ng l p tĩnh làm vi c theo chu kỳ, l p r i và ụ ệ ớ l p sôi. ớ

ượ

ạ ớ

ấ ng xúc tác tu n hoàn l n và xúc tác t đ cao nên nó đ c ượ ệ ộ t cho ph n ng ệ

ả ứ

• Do xúc tác nhanh m t ho t tính nên l ầ sau tái sinh có nhi làm ch t mang nhi ấ crăcking ( nh

hình 4.4 )

ư ở

ứ

ố

ệ

ả ứ l ỷ ệ t đ ph n ng và đ ả ứ ệ ộ

ộ

• Quá trình ph n ng trong ng đ ng là đo n nhi xúc tác/nguyên li u t và t ệ ạ quy t đ nh nhi ế ị chuy n hoá X. ể

9/12/2012 222

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

trên h th ng TBP crăcking

ừ

ở

ệ ố

• T các đ c tr ng đã nói ặ xúc tác hi n đ i g m: ệ

ư ạ ồ

t b ph n ng crăcking

d ng ng đ ng v i l p xúc

ả ứ

ạ

• Thi tác cu n theo, làm vi c theo ch đ đo n nhi ệ

ố ế ộ

ế ị ố

ớ ớ t ệ

ứ ạ

ượ đun nóng s b ti p xúc v i xúc

ơ ộ ế

ệ

ớ

• Nguyên li u đã đ tác nóng, hoá h i và ph n ng trong l p cu n theo. ả ứ ơ

ớ

ố

ể

ả ứ

ườ

ậ ố ớ c ượ sau

ố ở ộ

ể

• Do ph n ng crăcking tăng th tích nên đ cho v n t c l p ả ứ ng kính c a ng ph n ng đ cu n theo n đ nh, ủ ố ị ổ m r ng d n v phía cu i ( theo đ chuy n hoá X ), ộ ố ề ầ c tách nhanh kh i h n h p s n ph m. đó xúc tác đ ỏ ỗ

ượ

ẩ

ả

ợ

ấ

ế

ữ

ớ ợ

c nhi u

ề ti p xúc gi a xúc tác nóng v i nguyên li u d u ỏ ỗ ng l n đ n vi c t o c c và khí nên đ ố

ệ ả ứ ượ

ệ ạ

ưở

ế

ề

• V n đ ầ cũng nh ư phân ly xúc tác kh i h n h p khí ph n ng có nh h ớ ả hãng quan tâm.

9/12/2012 223

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ố ố to nhi u nhi ả

ề

t ệ

c th c hi n trong l p sôi.

• Còn quá trình tái sinh đ t c c đ ệ

ượ

ự

ớ

ấ

t đ h n trong l p sôi v i s khu y ấ ớ

ớ ự ướ

ử

ủ ớ ệ

ố ế

ụ

ế

ầ

• Đ đ t c c tri ệ ể ơ ể ố ố tr n m nh c a l p h t, nh t là v i xu h ng s ộ ạ ạ d ng nguyên li u cho quá trình crăcking ngày ụ c s càng n ng h n, hai t ng sôi n i ti p đ ượ ử ầ ặ t đ th p h n (630 - nhi d ng v i t ng đ u ơ ệ ộ ấ ầ ở ớ ầ 6500C) và t ng sau t đ cao h n (đ n nhi ơ ệ ộ ở 7200C).

•

ệ

ủ

ố ố ề c

nhi

ầ

ớ ơ ướ ở t ng tái sinh sau h u nh không còn hidro.

Vi c chia thành 2 t ng tái sinh xúc tác nh v y ư ậ ầ t đ do TGL c a h t trong ngoài vi c đ t c c tri ệ ạ ệ ể t b đ ng đ u còn giúp cho xúc tác tránh ti p thi ế ị ồ ế xúc v i h i n t đ cao vì thành ph n ệ ộ c c ầ ố ở ầ

9/12/2012 224

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

n Hình 6.4 trình bày m t d ng h th ng

ệ ố

ộ ạ

RCC c a UOP. ủ

•S¶n phÈm ph¶n øng

•React¬ èng ®øng

•KhÝ x¶ sau hoµn nguyªn

•ThiÕt bÞ hoµn nguyªn xóc t¸c 2 giai ®o¹n

•Kh«ng khÝ s¬ cÊp

•Kh«ng khÝ thø cÊp

•Pha ph©n t¸n

9/12/2012

225

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ ố

ủ

H.6.2.3-H th ng FCC c a ABB Lummus Global Inc. (Hydrocarbon Processing, November 2000, trang 107).

9/12/2012 226

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ ố

ủ

H.6.2.4-H th ng FCC c a Kellogg Brown & Root, Inc. ( nt , trang 108 )

9/12/2012 227

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ ố

H.6.2.5-H th ng FCC c a Shell Global Solutions ủ International B.V. ( nt , trang 108 )

9/12/2012 228

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ ố

H.6.2.6-H th ng FCC c a Stone & Webster Inc., a ủ Shaw Group Co/Institut Francais du Pétrole. ( nt , trang 110 )

9/12/2012 229

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H.6.2.7-H th ng FCC c a UOP LLC. ủ ệ ố ( nt , trang 110 )

9/12/2012 230

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ ố

ủ

H.6.2.8-H th ng RCC(Resid Catalytic cracking) c a Stone & Webter Inc., a Shaw Group Co. and Institut Francais du Pétrole. ( nt , trang 139 )

9/12/2012 231

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ệ ố

ủ

ậ ạ ớ ơ

ộ ỏ ề ặ

ẫ ả ấ

ụ ả

ẩ

H.6.2.8-H th ng MSCC c a UOP LLC . 1-TB tái sinh; 2-TBP Ư 3- ng d n xúc tác nóng đã tái sinh; 4-B ph n t o l p r i; 5-B Ố ộ ph n nh h p ph s n ph m kh i b m t xúc tác. ( nt , trang ậ 94 ).

9/12/2012 232

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ấ

Ư ả

ệ ố

alkyl hoá đ

ả

ượ

g ă ả ứ

ừ

ạ ể

ỏ

ị ố

ứ

VI.3-H th ng TBP s n xu t xăng alkyl hoá: • § c s n xu t b ng ấ ằ ph n ng alkyl hoá izobutan v i các ớ olefin C3, C4 v i s có m t c a xúc tác ặ ủ ớ ự các nguyên li u là axit m nh, nghĩa là t ệ khí chuy n thành s n ph m l ng, xăng ẩ ả alkylat có tr s octan cao, không ch a benzen nên đ

c chú ý hi n nay.

ượ

ệ

X n

c Đặ tr ng c a ph n ng và xúc tác:

ả ứ

ủ

•

9/12/2012 233

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-S đ ph n ng có th trình bày nh sau:

ả ứ

ơ ồ

ể

C4H9 +

i-C4H10 izo-Butan

C4H8 + H+ Buten

n-C4H10

i-C4H9

C4H8 Buten

i-C8H18 izo-Octan

Tert-Butyl cacbenium cation

H+

i-C12H26

i-C4H10 izo-Butan

i-C8H17 + izo-Octyl cacbenium cation

H+

i-C16H34

9/12/2012

234

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ừ

ệ ớ

ợ ấ

0C,

ầ ề ể ế ụ ủ ế ệ ả ứ ả ứ ớ

ẩ

12, C16 ...là s nả t đ sôi cao trên 200 ệ ộ ầ

• -T nguyên li u ban đ u buten và i-butan t o ạ ầ thành xăng v i thành ph n ch y u là i-octan và h p ch t này trong đi u ki n ph n ng v i ớ xúc tác axit có th ti p t c ph n ng v i buten thành hydrocacbon n ng Cặ ph m ph vì có nhi ụ n m ngoài thành ph n c a xăng. ủ ằ

ế ụ ể ạ ả ứ •

ệ sỷ ố t

10 d n 20) và h th ng ừ ớ

Ư ầ ế ờ ư ớ

9/12/2012 235

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đ h n ch ph n ng ph này và quá trình polime hoá olefin trong công nghi p dùng i-butan/buten l n (t ệ ố TBP g n v i ĐLT , có th i gian l u đ ng ồ đ u.ề

ở

pha l ng v i ớ ỏ ầ

• -Quá trình alkyl hoá ti n hành ế xúc tác là axit m nh Hạ 2SO4, HF và g n đây thêm axit r n.ắ

ớ

ể ả ề ặ ế

2SO4 là axit có đ nh t ớ c ượ Ư ầ

ớ

ạ ử ụ t b ế ị ề

ệ ố ế ấ

ng riêng ố ượ

2SO4 và HF là h d th l ng-l ng • V i xúc tác H ỏ ệ ị ể ỏ ng đ đ m b o b m t ti p c n ầ t o nhũ t ả ươ ạ t v i H xúc pha, đ c bi ộ ặ ệ ớ và kh i l ng riêng l n nên TBP c n đ ố ượ khu y tr n m nh. Do v y v i xúc tác này trong ớ ậ ộ ấ công nghi p s d ng h th ng nhi u thi ệ ố khu y n i ti p. • V i xúc tác HF có đ nh t và kh i l ớ th p, d t o nhũ t ễ ạ ấ dùng thi ế ị ố trong ng đ ng. ứ ố

9/12/2012 236

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t b ng đ ng ộ ớ ng v i hydrocacbon nên ớ ươ c c u khu y tĩnh đ t ặ ấ ơ ấ ứ

i pháp ả ả ứ t, kho ng 90 ả ệ t ph n ng b ng các gi ả ằ ệ ả

2SO4, nhi

• -Ph n ng alkyl hoá to nhi ả ứ Kj/mol, gi i nhi sau:

ả ứ ừ •

ế t đ ph n ng t ệ ộ ơ

ằ ế ừ ỗ ư ợ

t qua thành v i alkylat nh công ngh ệ ủ ệ ư ớ

0 +V i xúc tác H ớ 0C, b ng cách bay h i i-butan ( Tsôi = - đ n 10 110C ) tr c ti p t h n h p ph n ng nh công ả ứ ự ngh c a Kellogg - Exxon ( hình 6.5 ) hay trao đ i nhi ệ ổ c a Stratco ( hình 6.6 ). ủ

ớ •

ệ ộ ể t đ ph n ng cao ả ứ 0C ) có th làm l nh qua thành ạ

9/12/2012 237

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

+V i xúc tác HF, nhi h n ( 30 đ n 50 ế c ( hình 6.8 và 6.9 ). b ng n ướ ơ ằ

• §

ệ th ng TBP : Ư

ố

ớ

ệ

ấ

ằ

ồ ế ị ạ

ấ ừ

ế

ụ ệ

ầ

i nhi

ệ

ừ

ượ ậ

ệ ố

ế

• -Công ngh Kellogg-Exxon v i xúc tác H2SO4 g m 5 thùng có khu y n i ti p đ t ặ ố ế i trong thi t b d ng ng n m ngang d ướ ố áp su t t 0,3 đ n 0,7 MPa ph thu c ộ vào thành ph n c a nguyên li u, h i i- ơ ủ t ph n ng t butan t o thành do gi ả ứ ạ ả đ nh 5 thùng đ c t p trung và đi ra ở ỉ t b d ng ng đ n h th ng nén và thi ố ế ị ạ làm l nh hoá l ng. ỏ ạ

9/12/2012 238

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H.6.3.1-H th ng TBP s n xu t xăng alkyl

ệ ố

Ư ả

ấ

hoá c a Kellog-Exxon

ủ

9/12/2012 239

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ằ

H.6.3.2-H th ng TBP alkyl hoá n m ngang, làm l nh qua thành c a Stratco.

ệ ố ạ

ủ

9/12/2012 240

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t b l ch v phía d

ề

ồ

TBP n m ngang đ ng th i tâm thi tránh l ng đ ng H2SO4, t o nhũ t

i đ ướ ể ế ị ệ t h n. Hình 6.7 trình bày thi

Ư ằ ắ

ờ ạ

ố ơ

ọ

t ế

b này

ị

9/12/2012 241

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ủ

ớ

H.6.3.4-TBP alkyl hoá v i xúc tác HF c a Phillips.

9/12/2012 242

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ủ

ớ

H.6.3.5- TBP alkyl hoá v i xúc tác HF c a UOP.

9/12/2012 243

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ớ ắ ệ ớ

Ư ủ ứ

hình 6.10. • -V i xúc tác r n-công ngh m i đang nghiên c u phát tri n, có th đ a ra TBP c a công ể ư ể ngh Akylene c a UOP ở ủ ệ

• ạ ấ

ử ụ ớ

ế

ể ề ồ

* Xúc tác mau m t ho t tính do polime bám vào b m t xúc tác nên s d ng l p xúc tác ề ặ chuy n đ ng đ liên t c thay th và tái sinh xúc ộ ể ụ tác: dùng l p cu n theo đ TGL đ ng đ u theo ớ yêu c u c a ph n ng. ủ ể ố ả ứ ầ

•

ể ả ả

ụ ủ

9/12/2012 244

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

* Tái sinh xúc tác b ng cách dùng i-butan ằ bão hoà hidro đ kh n i đôi gi m kh năng ử ố h p ph c a các h p ch t n ng không no lên b m t xúc tác và r a s ch b m t. ấ ặ ạ ấ ề ặ ề ặ ợ ử

H.6.3.6-TBP alkyl hoá v i xúc tác r n theo công ngh Alkylene

ắ

ớ

c a UOP ủ

ệ .

9/12/2012 245

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ư ả

ệ ố

ấ

t đ 50 - 100

trình ti n hành ế

pha l ng, nhi ỏ

0C, áp su tấ

ệ ộ

ở

VI.4-H th ng TBP s n xu t MTBE(Metyl Tert-Butyl Ether) Æ • 1,5 MPa

§ Q u

ỷ s MeOH/i-B

ố

= = 1,1 đ gi m ph n ng polime hoá olefin. ả ứ

ể ả

§ T

ự

ệ

•

tác là axit, trong công nghi p dùng axit r n là nh a cationit ng kính c 0,8 ạ

ườ

ạ

ầ

ạ

ỡ

c ắ có nhóm axit m nh -SO3H, d ng h t hình c u đ - 1mm.

•

+H th ng TBP : Ư

ệ ố

§ X œ

= :

ụ thu c vào nguyên li u i-B

ệ

ộ

•

ủ

ạ

•

-Rafinat-1(phân đo n C4 c a crăcking h i sau khi tách Butadien) ch a 45 - 50% i-Buten.

ứ

-Phân đo n C4 crăcking xúc tác ch a 15 - 20% i-Buten.

ứ

ạ

•

ứ

ả

ẩ

ợ

-H n h p s n ph m dehidro hoá i-Butan ch a 40 - 50% i- ỗ Buten.

9/12/2012 246

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ P h

ệ

ữ ườ

ng i-B= th p nh trên ấ ượ ệ còn nguyên li u ch a i- t, ứ

ư ệ

ng dùng ơ

• Nh ng nguyên li u có hàm l th TBP đo n nhi Ư ạ B= cao h n nh s n ph m dehydrat hoá TBA, đôi khi dùng ẩ ư ả TBP ng chùm làm l nh b ng n ằ

c ướ

Ư ố

ạ

ế

ể

ế

•

ể ườ

ệ

công ngh RWD(Reaction with

công ngh CD(Catalytic Distillation) ệ

-Đ ph n ng ti n hành đ n cùng, chuy n hoá h t i- ả ứ ng dùng B= th c a hãng CD Tech hay ủ Distillation) c a UOP.

ủ

ể ỏ

ạ ộ

ả ứ

ấ

ủ ả ứ

ụ

• Đây là công ngh ph n ng có ệ các quá trình thu n ngh ch to nhi ả ậ ph n ng x p x nhi ỉ hoá cao, t n d ng nhi ậ ph m ph n ng, gi m s thi ả ứ

u đi m đ ti n hành ả ứ ể ế ư nhi u ề t đ t pha l ng có nhi ị ệ ộ ệ ở t đ sôi c a h n h p ( đ t đ chuy n ể ỗ ợ ệ ộ t ph n ng đ tách và tinh ch s n ế ả ể ệ t b trong công ngh ). ố

ế ị

ệ

ả

ẩ

9/12/2012 247

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-H th ng TBP đ

c trình bày

hình 6.4.

ệ ố

Ư ượ

ở

9/12/2012

248

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

VI.5-H th ng TBP Refoming xúc tác: Ư

ệ ố

ế

ồ

ứ hidro hoá -dehydro

ưỡ

• Quá trình Re foming xúc tác ti n hành đ ng th i ờ các ph n ng đ ng phân ả ứ hoá, đóng vòng, th m hoá H/C trên ơ xúc tác l ng ch c: hoá và xúc tác axit-base.

ụ ư

ị ố ế

ự ế

ệ

ấ

• Ngoài m c đích tăng tr s octan cho xăng ch ng tr c ti p đ n nay công ngh Re foming xúc tác còn đ s n xu t H/C ể ả th m cho T ng h p hoá d u. ầ

ổ

ợ

9/12/2012 249

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• -Đăc tr ng c a ph n ng và xúc tác:

ả ứ

ủ

ệ

• §

nhi ườ

ạ

t, nhi ở ớ ế t xen k v i lò ng gia nhi

u 5000C, th nhi ệ

ệ ộ ng ti n hành ố

t đ ph n ng 400 - ả ứ l p đo n t. ệ

ẽ ớ

T h

ặ

•

ề m t xúc tác cũng b c c t o § ị ố ạ thành che ph làm gi m ho t tính, nh ng ư ạ ả ch m h n nhi u so v i xúc tác crăcking ớ

ủ ề

ậ

9/12/2012 250

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ớ ớ

ệ

ế

Công ngh cũ ti n hành v i l p xúc tác tĩnh d ướ kho ng 2 đ n 3 MPa đ h n ch ph n ng t o c c, tu i th c a ạ ế

i áp su t hidro ấ ọ ủ ổ ố

ả ứ

ể ạ

ế

ả

xúc tác có th đ n hàng năm ( Hình 6.5.1 )

ể ế

9/12/2012 251

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ớ ơ

ụ

ớ

Công ngh m i ti n hành v i xúc tác l p r i, liên t c tái sinh xúc áp su t th p kho ng 0,5 MPa, ít ph n ng ph h n và tác,

ệ ớ ế ấ

ụ ơ

ả ứ

ả

ấ

ở

ho t tính l p xúc tác cao và n đ nh

ạ

ớ

ổ

ị

ố

• H.6.5.2-Hệ th ng TBP Ư refoming xúc tác l p r i ớ ơ c a IFP.

ủ

• 1, 2, 3, 4- TBP xúcƯ tác l p r i ; ớ ơ 5- h th ng ệ ố tái sinh xúc tác

9/12/2012 252

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H.6.5.3-H th ng TBP refoming xúc tác l p r i c a UOP LLC.

ớ ơ ủ

ệ ố

9/12/2012 253

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Dòng khí ph nả ng đi qua l p

ướ

CCR Stacked Platforming Reactors 3 Reactor System Catalyst In

Reactor No. 1 Feed

Catalyst Reduction Zone

Reactor No. 1

Catalyst Transfer Pipes

Reactor No. 2 Feed Reactor No. 1 Effluent

•

Reactor No. 2

Reactor No. 3 Feed Reactor No. 2 Effluent

Scallops or Outer Screen

ơ ừ

Reactor No. 3

ớ ứ xúc tác theo h ng xuyên tâm và sau khi đi qua m i l p xúc tác ỗ ớ c đun nóng đ ượ i đ n nhi tr l t ệ ở ạ ế lò đ ph n ng ở ả ứ ộ ng 5 ố Các l p xúc tác 2, ớ 3, 4 ch ng lên ồ nhau, nh v y xúc ờ ậ tác r i t trên xu ng . ố

ủ

•

Catalyst Out

Reactor No. 3 Effluent

UOP 3046-108

Đ ng đi c a khí ườ ph n ng và xúc ả ứ tác trong thi t bế ị hình 6.5.3 nh

ư ở

9/12/2012 254

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

VI.6-H th ng TBP s n xu t phênol:

ệ ố

Ư ả

ấ

ng pháp ch y u s n xu t phênol

ươ

ủ ế

ấ

ả nguyên li u cumen ( ệ

ừ

• -Ph hi n nay là đi t ệ trên 90%).

ủ

ả ứ

ặ ạ

ả ứ

ể

ế

• -Đ c tr ng c a ph n ng: Có hai giai đo n ph n ng: oxi hoá cumen thành hidroperoxit (H/P) và chuy n hoá H/P c thành phênol có m t xúc tác axit đ ượ ặ ti n hành riêng bi t nên ta xem xét t ng ừ ệ giai đo n.ạ

9/12/2012 255

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ơ đ ph n ng chính và ph c a giai đo n oxi hoá:

ả ứ

ụ ủ

ạ

ồ

C6H5C(CH3)2OO*

C6H5CH(CH3)2

C6H5COCH3 + CH3O* Axetophenon

CH3OH HCOOH

C6H5C*(CH3)2

C6H5C(CH3)2OOH

+R*

+RH

C6H5C(CH3)2OH + C6H5C(CH3)2O*

C6H5C(CH3)2OH + R* Dimetyl phenyl cacbinol

9/12/2012

256

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ S

ư ậ ph n ng ph là chuy n hoá ti p ụ ế

ố

• Nh v y, ể ả ứ thành dimetyl cumen H/P hay g c cumen H/P phenyl cacbinol, axetophenon và m t s h p ộ ố ợ ch t khác. ấ

độ ế ụ ộ

ể ạ ể

ồ ả ố

ặ đ gi mể ả ợ theo ệ ộ ứ ả

ả ủ ộ

9/12/2012 257

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Đ h n ch ph n ng ph m t m t duy trì ả ứ chuy n hoá th p (X = 20 - 25 %) ấ n ng đ H/P và g c H/P trong h n h p ph n ỗ ộ gi m d n nhi ng và t đ ph n ng ả ứ ầ m c đ tích t H/P trong s n ph m ( nói cách ẩ ụ ộ ứ khác, theo m c đ tăng c a X ), m t khác ứ TBP c n có ề ủ Ư ầ TGL c a pha l ng đ ng đ u. ỏ ặ ồ

ạ ọ ở

• Quá trình oxi hoá cumen là d th khí-l ng x y ả ỏ ra trong ph m vi đ ng h c 0C ( TGL ộ 2-3 h đ đ t X nh trên ) c a cumen kho ng t ả ủ

ế

( ượ ế ị

ị ể 100 - 130 ư ể ạ TBP lo i s i b t dòng ch y g n v i KLT ầ ự

ừ • Đ c ti n hành trong t b có mô hình thi b t khí đi lên kéo theo ch t l ng và t o s ọ khu y tr n m nh trong thi t b ). Ư ạ ủ ọ là lo iạ ớ ả ấ ỏ ạ ế ị ạ ấ ộ

ố ủ ồ

ả 3 - 5 tháp s i b t n i ti p ề c a ch t ph n ấ ủ ọ ố ế như ứ

• Đ ể phân b TGL đ ng đ u ng c n dùng ầ hình 6.6.1.

ử ụ

ệ ố ừ

9/12/2012 258

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t b n i ti p trong h th ng • S d ng nhi u thi ế ị ố ế ề còn giúp cho vi c ch đ nhi ế ộ thi t b gi m d n khi X tăng nh t đ trong t ng ệ ộ trên. ư ở ế ị ả ệ ầ

H.6.6.1-H th ng TBP oxi hoá cumen thành cumen

ệ ố

H/P.

9/12/2012

259

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ỷ

ả ứ

t đ 50 - 60

ệ ộ

ả

ề

ả ủ ế

ể

• Ph n ng phân hu cumen H/P thành phênol và axeton i tác d ng xúc tác axit 0C x y ra v i ở nhi d ớ ụ ướ ∆H = -253 Kj/mol ), các s nả t c đ l n, to nhi u nhi t ( ệ ộ ớ ố ph m ph ch y u là do chuy n hoá dimetyl phenyl ụ ẩ quá trình oxi hoá mang sang. cacbinol t ừ

i nhi

ế t b ng cách bay h i axeton ệ ằ t đ sôi x p x nhi ệ ộ ấ

ở TBP lo i thùng Ư ạ ơ ỉ

là h pợ t đ ph n ng ( T ả ứ

ệ ộ

0C ).

• Do v y, h p lý là ti n hành quá trình ợ ậ có khu y, gi ả ấ ch t s n ph m có nhi ấ ả ẩ sôi c a axeton b ng 56,5 ủ

ằ

ộ

ầ

ể

ượ

ể

ế ị

ấ

• Ngoài ra, m t yêu c u đáng l u ý n a c a giai đo n này là ạ ữ ư ủ c phân hu tri nghĩa là H/P đ đ ộ chuy n hoá X cao, t ỷ ệ đ , tránh r i vào h th ng ch ng c t phía sau, nên ti p ế ấ ư ệ ố ơ theo TBP thùng có khu y c n có t b hoàn thành thi ầ Ư theo mô hình ĐLT

9/12/2012 260

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H.6.6.2-H th ng TBP phân hu H/P cumen thành phênol và axêton

ệ ố

ỷ

9/12/2012

261

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H.6.6.3-H TBP phân hu H/P theo mô hình dòng tu n hoàn.

ệ

ầ

ỷ

9/12/2012

262

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ư ổ

7/H th ng TBP t ng h p 1,2 dicloetan (1,2 DCE): ợ ệ ố • Ph n ng: ả ứ

0C )

CH2=CH2 + Cl2 ﬁ CH2Cl - CH2Cl

Khí Khí

L ng( Ts = 85 ỏ H D = - 220 Kj/mol

là ự ế ỏ

s c etylen và clo ụ 3 0,5% v i vai trò ớ

ỏ

9/12/2012 263

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Th c t ph n ng khí-l ng: ả ứ vào 1,2DCE l ng hoà tan FeCl ỏ xúc tác. Ph n ng x y ra trong pha l ng v i ớ ả ả ứ nhi v n t c cao ngay ng. t đ th ệ ộ ườ ậ ố ở

ế

ư ậ ả ỏ t đ th p c nhi ệ ộ ấ

d thị ể ặ ư t, ti n hành ở ệ t đ sôi c a pha ệ ộ

ề ỡ

ủ

• Nh v y, quá trình có đ c tr ng khí-l ng, to nhi u nhi nhi l ng.ỏ

nhi

ả 0C100

ườ

ệ

i ả

t đ h i cao ( 80 -) ph n • Ở ệ ộ ơ ng ph clo hoá ti p thành tricloetan có ế ụ ứ ng, vì v y công ngh cũ c tăng c đ ượ ậ ti n hành clo hoá t đ th p và gi nhi ệ ộ ấ ở ế c. t ph n ng b ng n nhi ướ ằ

ả ứ

ệ

9/12/2012 264

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ơ ế ế

ị ạ ả ứ ế ằ

nhi t ệ ở

ứ ơ ộ

ể ti n hành ế t ph n ng ( ả ứ d ng h i ử ụ ả ơ không ể ớ

• Đ n nay ph n ng ph theo c ch chu i g c ỗ ố ụ đã b h n ch b ng cách dùng xúc tác FeCl3 và clo có ch a oxi, nên có th đ cao h n và s d ng nhi ệ khá l n) đ tách s n ph m ẩ ở ạ b l n v i xúc tác. ớ ị ẫ

ộ ấ •

ả ứ ể

ộ ệ

9/12/2012 265

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ Công ngh ti n b nh t dùng TBPƯ ệ ế k t h p v i tháp ch ng, t n d ng d ng CD, ụ ậ ớ ế ợ ạ t ph n ng đ tinh ch DCE không ch t nhi ỉ ừ ế ệ các b ph n khác c a h t b clo hoá mà t thi ủ ậ ừ ế ị th ng liên h p, ví d t công đo n oxiclo hoá ụ ừ ợ ạ ố t phân DCE và tách VC. hay công đo n nhi ệ ạ

nhi

t đ cao, t n d ng

Ư ổ

ở

ệ ộ

ụ

ậ

H.6.7.Hê TBP t ng h p 1, 2 DCE t ph n ng tinh ch s n ph m. nhi

ợ ế ả

ả ứ

ệ

ẩ

9/12/2012 266

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• 8/TBP s n xu t Fomaldehit:

Ư ả

ấ

c s n xu t t

ượ

ấ ừ

ả

• -Fomaldehit đ

ằ

ạ

mêtanol b ng quá trình oxi-dehidro hoá trên xúc tác b c và oxi hoá trên xúc tác oxit Fe-Mo.

•

ầ

6 đ n 40% th tích

ỗ ợ ầ ừ

ể

-Đây là các quá trình pha h i nên c n tránh t o h n h p n metanol - không khí ổ ạ có thành ph n t ế metanol.

9/12/2012 267

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• a/Công ngh xúc tác b c: ệ

ạ

• Nhi

t đ ph n ng: 650 - 720

0C.

ệ ộ

ả ứ

i h n n , do đó thi u oxi cho ph n ng oxi

ớ ạ

ả ứ

ế

• Làm vi c trên gi ệ hoá (1) nên có thêm ph n ng chính dêhidro hoá mêtanol

ổ ả ứ

• CH3OH + 1/2O2 ﬁ CH2O + H2O ( 1 )

= - 156 Kj/mol

= + 85 Kj/mol

• CH3OH « CH2O + H2

(2)

t, quá trình

ả ứ

ệ t và t

to nhi ả ệ

ự

t ph n ng c a quá trình là ủ ệ ph m vi khu ch tán ngoài, đo n nhi ạ ạ t đ ph n ng b ng cách pha thêm ằ

ỉ

• T ng nhi ổ n m ằ ở nhi h i n

ế t, ệ đi u ch nh nhi ề ả ứ ệ ộ c vào h n h p ph n ng. ợ

ơ ướ

ả ứ

ỗ

9/12/2012 268

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

hình 4.10

Ư nh ư ở

9/12/2012

269

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ T B P

• b/Công ngh xúc tác oxit Fe-Mo:

ệ

• Nhi

t đ ph n ng: 290 - 310

0C.

ệ ộ

ả ứ

i h n n ( h n h p

ệ

ướ

ợ

ỗ

ổ

i gi ể

ả ứ

ư ả

ề

t là ph n ng chính.

• Làm vi c d ớ ạ kho ng 6% th tích mêtanol ), d oxi nên ả ch có ph n ng oxi hoá ( 1 ) to nhi u ỉ nhi ệ

ả ứ

ớ

ng kính ng t

Ư ạ ố

ng đ i ố

ố ươ

ườ

• Xúc tác l p tĩnh, TBP d ng ng chùm ( hình 4.22 ), đ nh , c 20 - 25 mm. ỏ ỡ

9/12/2012 270

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ấ ằ

K t qu t Ư ủ ả ố ư hi u su t ph n ng và kinh t ả ứ ấ

i u hoá TBP c a vi n xúc tác Nôvôxibi c cho th y r ng ế t b ng chùm v i h n n u k t h p thi ớ ế ị ố

ệ ế ơ

ế ợ

ế ệ

ế

t nh

hình 6.8.

l p xúc tác đo n nhi ớ

ạ

ệ

ư ở

9/12/2012

271

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ấ ả ế

ả ứ ượ ớ

• K t qu nghiên c u cho th y, trên xúc tác này ứ ng ho t ngoài ph n ng chính ( 1 ) v i năng l ạ hoá E1= 40,67 Kj/mol còn có ph n ng ph oxi ụ ả ứ hoá fomaldehit thành CO và H2O v i năng ớ l ng ho t hoá th p h n: ượ ấ ạ ơ

CH2O + 1/2O2 ﬁ CO + H2O (3)

H=-215 D Kj/mol E3 = 28,22 Kj/mol

nhi ấ ố ộ •

t đ xu ng th p t c đ ệ ộ ụ ẽ ả ứ ớ ế ằ ạ

9/12/2012 272

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Do v y, khi ậ t ố ủ ươ t ượ nhi ố ng đ i c a ph n ng ph s tăng lên, hi n ệ ng này b h n ch b ng l p xúc tác đo n t ệ ở ị ạ cu i TBP . Ư ố

Ư ủ

ộ ố ạ

Ư ượ

ử ụ

ệ

i pháp k thu t mà h nghiên c u

ấ ằ c s d ng trong công nghi p c a m t s hãng có ứ ỹ

ầ ộ ố ọ

ệ ủ ậ

ữ

ả

• Qua m t s lo i TBP c a các công ngh hoá d u th y r ng, TBP đ th khác nhau do nh ng gi ể và áp d ngụ

ề

ể

ề

ữ t đ ng c a ph n ng, t

ộ ư

ấ ủ ệ ộ

ừ nh ng đ c đi m v ặ nh ng đ c ặ ữ ừ t đ làm vi c và đ nh y c a các ủ ạ ộ t đ , th i gian s ng c a ố

ả ứ ệ ệ ộ

ạ ủ

ủ

ờ

• Nh ng v nguyên lý là xu t phát t đ ng h c và nhi ệ ộ ọ tr ng v ho t tính, nhi ề tính năng c a xúc tác vào nhi xúc tác.

•

ữ

ả ế

ả ủ

ữ

ệ

ế

ự

ề

ọ

ệ Ư

ế ề

ọ

Nh ng c i ti n, hoàn thi n v TBP là k t qu c a nh ng ề thành t u trong nhi u lĩnh v c khoa h c và công ngh , trong đó có xúc tác, đ ng h c, hoá h c và lý thuy t v TBP , mô hình hoá, t

ộ i u hoá .

ố ư

9/12/2012 273

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com