KỸ THUẬT PHẢN ỨNG - VŨ BÁ MINH

Chia sẻ: Nguyen Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:181

Thêm vào BST

Báo xấu

733
lượt xem 129
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thí dụ 1.1 • Một động cơ hỏa tiễn đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu gồm H2 và O2 lỏng. Buồng đốt hình trụ có đường kính là 60cm, chiều dài 75cm và quá trình đốt sinh ra sản phẩm cháy 108 kg/s. Nếu quá trình cháy hòan tòan, tìm vận tốc phản ứng của hydrogen và oxygen.Một người nặng 75 kg tiêu thụ khỏang 6.000 kJ thực phẩm mỗi ngày. Giả sử tất cả thực phẩm là glucose và phản ứng tổng quát như sau • C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O • - ΔHr = 2.816 kJ • Tính tốc độ biến dưỡng theo số mol oxygen sử dụng...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: KỸ THUẬT PHẢN ỨNG - VŨ BÁ MINH

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG Chemical Reaction Engineering Vuõ Baù Minh Bm Maùy Thieát bò – ÑH Baùch Khoa TP.HCM 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 1
Tài liệu tham khảo 1) Vũ Bá Minh, “Quá trình & TB trong công nghệ hóa học- tập 4” , Nxb Đại học QG TP.HCM. 2) Octave Levenpiels; “Chemical Reaction Engineering”, John Wiley&sons, 1999. 3) H. Scot Foggler, “Elements of Chemical Reaction Engineering”,International students edition, 1989. 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 2
Tài liệu đọc thêm 1) E.B.Nauman, “Chemical Reactor Design”, John Wiley & sons, 1987. 2) Stanley M. Walas, “Reaction Kinetics for Chemical Engineers”,Int. Student Edition, 1990. 3) Coulson & Richardsons, “Chemical Engineering – Vol 6”,Elsevier, 1979. 4) Richard M. Felder, “Elementary Principles of Chemical Processes”, John Wiley & sons, 2000. 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 3
 Kỹ thuật phản ứng đồng thể (Homogeneous chemical reaction eng.)  Kỹ thuật phản ứng dị thể (Heterogeneous chemical reaction eng.) 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 4
Kỹ thuật phản ứng đồng thể • Chương 1: Khái niệm mở đầu (Introduction to Chem. Reaction Eng.) • Chương 2: Xử lý dữ kiện động học • (Interpretation of Chemical Kinetics Data) • Chương 3: Phương trình thiết kế (Design Equation) • Chương 4: Áp dụng phương trình thiết kế • (Application of Design Equation) • Chương 5: Hiệu ứng nhiệt độ. (Temperature Effects) • Chương 6: Dòng chảy thực (Real Flow) 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 5
Chương 1: Khái niệm mở đầu QUAÙ TRÌNH VAÄT LYÙ HOÙA HOÏC K. THUAÄN THUAÄN NGHÒCH K. THUAÄN NGHÒCH TH. NGHÒCH NG TRUYEÀN KHOÁI CÔ, NHIEÄT Caân baèng P.Ö CAÂN BAÈNG PHA 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 6
Chương 1: Khái niệm mở đầu _ • Thiết kế thiết bị phản ứng (T.B.P.Ư)  không có khuôn mẫu,  có thể có nhiều bản thiết kế,  bản thiết kế tối ưu về kinh tế. Liên quan đến nhiều lĩnh vực khác nhau:  Nhiệt động lực học,  Động hóa học,  Cơ lưu chất,  Truyền nhiệt;  Truyền khối. 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 7
Các quá trình trong qui trình sản xuất công nghiệp 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 8
Trước khi thiết kế cần trả lới hai câu hỏi sau: 1. Phản ứng nào là phản ứng chính ? 2. Tốc độ phản ứng đó như thế nào ? Câu hỏi 1 liên quan đến nhiệt động lực học. Câu hỏi 2 liên quan đến các quá trình vận tốc như: động hóa học, truyền nhiệt, truyền khối… 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 9
1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics) • “Động học là cách mà thiên nhiên ngăn ngừa mọi quá trình xảy ra cùng một lúc”. • S.E. LeBlanc 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 10
1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics) • Nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và cơ chế phản ứng. 1. Phản ứng đơn và phản ứng đa hợp (single &multiple reaction) 2. Phản ứng sơ đẳng & không sơ đẳng (elementary & non elementary reaction) 3. Cân bằng cho phản ứng thuận nghịch sơ đẳng ( Chemical Equilibrium) 4. Bậc phản ứng (Reaction Order) 5. Sự phụ thuộc nhiệt độ – định luật Arrhénius (Temperature dependency) 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 11
1.2. Nhiệt động lực học (Chemical thermodynamics)  Nhiệt hấp thu hoặc phóng thích  Mức độ phản ứng 1. Nhiệt phản ứng (Heat of reaction) 2. Cân bằng hóa học (Chemical Equilibrium) 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 12
1. Nhiệt phản ứng T H r,T  H r,T 0   C dTp T0 C p   (N i C pi ) sp   (N C i pi ) tc H r,T  H r,T0   (N i C pi ) sp (T  T0 )   (N i C pi ) tc (T  T0 ) 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 13
2. Cân bằng hóa học 0 F   RT ln K 0 d lnK H r, T0 Van' t Hoff  2 dT RT 0 H r, T0  constant 0 K T2  H r,T0  1 1 ln     K T1 R  T2 T1  2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 14
1.3. Phân lọai phản ứng Đồng thể Không xúc tác Có xúc tác Phản ứng pha khí Phản ứng pha lỏng Dị thể Phản ứng cháy cuả ngọn Phản ứng ở thể keo lửa Phản ứng cháy của than Tổng hợp ammoniac Nung quặng Oxit hóa ammoniac Axit + chất rắn HNO3 Hấp thu + phản ứng Phản ứng cracking, reforming Tổng hợp metanol 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 15
1.4. Định nghĩa vận tốc phản ứng  Dựa trên một đơn vị thể 1 dN i tích hỗn hợp phản ứng ri  , mol/ m 3 .h V dt  Dựa trên một đơn vị thể ' 1 dN i 3 tích bình phản ứng ri  , mol/m .h V b dt  Dựa trên một đơn vị diện ''1 dN tích bề mặt tiếp xúc pha ri  i , mol/ m 2 .h S dt  Dựa trên một đơn vị 1 dN ''' i khối lượng chất xúc tác ri  , mol/ kg .h W dt 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 16
Thí dụ 1.1 • Một động cơ hỏa tiễn đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu gồm H2 và O2 lỏng. Buồng đốt hình trụ có đường kính là 60cm, chiều dài 75cm và quá trình đốt sinh ra sản phẩm cháy 108 kg/s. Nếu quá trình cháy hòan tòan, tìm vận tốc phản ứng của hydrogen và oxygen. 1 • H2  O2  H 2O 2 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 17
Thí dụ 1.2 • Một người nặng 75 kg tiêu thụ khỏang 6.000 kJ thực phẩm mỗi ngày. Giả sử tất cả thực phẩm là glucose và phản ứng tổng quát như sau • C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O • - ΔHr = 2.816 kJ • Tính tốc độ biến dưỡng theo số mol oxygen sử dụng trên m3 cơ thể trong một giây. Cho biết 2.816 KJ / mol glucose 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 18
Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng Phản ứng đồng thể Áp suất Nhiệt độ Nồng độ Phản ứng dị thể  …. Truyền khối giữa hai pha Truyền nhiệt Giai đọan kiểm sóat vận tốc (rate controlling step) 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 19
Thí dụ 1.3 • Hóa chất A → 2R, thiết bị chêm bằng hạt cầu không rỗng:  a = 200m2/m3  ρB = 2.908 kg/m3 (bulk density)  ε = 0,40  Xác định đơn vị các đại lượng và các dạng phương trình vận tốc khác ? '''' 1 dN i r i -  0,1 C A , mol/ kg.h W dt 2/6/2012 Chuong 1- Khai niem mo dau 20