Bài giảng Kỹ thuật phản ứng - Chương 1: Khái niệm mở đầu

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật phản ứng - Chương 1: Khái niệm mở đầu

1. Tài liệu tham khảo 1) Vuõ Baù Minh, “Quaù trình & TB trong coâng ngheä hoùa hoïc- taäp 4” , Nxb Ñaïi hoïc QG TP.HCM. 2) Octave Levenpiels; “Chemical Reaction Engineering”, John Wiley&sons, 1999. 3) H. Scot Foggler, “Elements of Chemical Reaction Engineering”,International students edition, 1989. 8/24/2017 2
2. . Kyõ thuaät phaûn öùng ñoàng theå (Homogeneous chemical reaction eng.) . Kyõ thuaät phaûn öùng dò theå (Heterogeneous chemical reaction eng.) 8/24/2017 4
3. Chương 1: Khái niệm mở đầu QUAÙ TRÌNH VAÄT LYÙ HOÙA HOÏC KHÔNG KHÔNG THUAÄN THUẬN THUẬN THUẬN NGHÒCH NGHỊCH NGHÒCH NGHỊCH TRUYEÀN KHOÁI CÔ, NHIEÄT Caân baèng P.Ö CAÂN BAÈNG PHA 6 8/24/2017
4. Các quá trình trong qui trình sản xuất công nghiệp 8/24/2017 8
5. Sản xuất phân urê 8/24/2017 Chương 1.
6. Sản xuất acid nitric
7. Fuel cell
8. Glutamate export by YggB (NCgl1221) in bacterial cells. Sano C Am J Clin Nutr 2009;90:728S-732S
9. Sản xuất acid Lactic
10. Supercritical Fluids Properties of Supercritical Water Water Water Boiling Critical Temperature Organics Oxygen Organics Oxygen Point Temp(℃) 25 100 200 300 400 500 600 Dense Gas Subcritical Supercritical (Superheated • Supercritical Fluids NearCritical Liquid SCW) 100 1.0 SuperCritical 0. • Density(g/cm3) Liquid 80 Hydrocarbons 5 Properties 80 60 40 • Dielectric  liquid like Constant density & solvent power 40 Inorganic 100 ility in (Wt water%) • Hydrocabon 20 50 Solubility(WT%)  gas like Solub 0 20 viscosity & diffusivity • Inorganic 0 100 200 300 400 500 10 Solubility(WT%) Temperature (oC) 22 8/24/2017
11. 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 8/24/2017 24
12. 1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics) 2. Phản ứng sơ đẳng & không sơ đẳng (elementary & non elementary reaction) Phản ứng sơ đẳng là phản ứng xảy ra trong một giai đoạn theo thuyết va chạm và phương trình vận tốc được suy ra từ phương trình lượng hóa học Khi không có sự liên hệ giữa phương trình lượng hóa học và phương trình vận tốc ta gọi là phản ứng không sơ đẳng 8/24/2017 26
13. 1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics) 4. Baäc phaûn öùng (Reaction Order) Cho phản ứng có phương trình vận tốc là: a b d ( rABD ) kCA C C , a + b + + d = n (1.3) với a, b, d không nhất thiết là các hệ số của phương trình lượng hóa học. Như vậy phản ứng là: • bậc a theo tác chất A • bậc b theo tác chất B • bậc n là bậc tổng quát Bậc phản ứng không nhất thiết phải là số nguyên 8/24/2017 28
14. 1.2. Nhiệt động lực học (Chemical thermodynamics) Nhiệt động lực học cho ta biết hai điều cần thiết cho việc thiết kế Nhiệt phóng thích/ hấp thu trong quá trình phản ứng Mức độ phản ứng tối đa có thể đạt được nếu là phản ứng thuận nghịch. 1. Nhieät phaûn öùng (Heat of reaction) 2. Caân baèng hoùa hoïc (Chemical Equilibrium) 30 8/24/2017
15. 2. Cân bằng hóa học Liên hệ giữa sự biến đổi năng lượng tự do chuẩn ∆Fo và hằng số cân bằng K: F0 RT ln K d lnK H0 Van't Hoff r, T0 dT R T2 H0 constant r, T0 0 KT Hr,T 1 1 ln 2 0 KRTT T1 2 1 8/24/2017 32
16. 1.4. Định nghĩa vận tốc phản ứng 1 dN . Döïa treân moät ñôn vò theå r i , mol/ m3.h tích hoãn hôïp phaûn öùng i V dt 1 dN . Döïa treân moät ñôn vò theå r ' i , mol/m 3 .h tích bình phaûn öùng i V b dt 1 dN . Döïa treân moät ñôn vò dieän r'' i ,m ol/m 2 .h tích beà maët tieáp xuùc pha i S dt . Döïa treân moät ñôn vò 1 d N r''' .i , mol/kg.h khoái löôïng chaát xuùc taùc i W d t 34 8/24/2017
17. Thí duï 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 -∆Hr = 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 8/24/2017 36
18. Thí dụ 1.3 Hoùa chaát A → 2R, thieát bò cheâm baèng haït caàu khoâng roãng: . Dieän tích beà maët rieâng : a = 200m2/m3 taàng cheâm 3 . Khoái löôïng rieâng xoáp: ρB = 2.908 kg/m (bulk density) . Ñoä roãng taàng cheâm ε = 0,40 . Xaùc ñònh ñôn vò caùc ñaïi löôïng vaø caùc daïng phöông trình vaän toác khaùc ? 1 dN (-r''' ) - A 0,1 C , mol/ kg.h A W dt A 38 8/24/2017
19. c) Döïa treân ñôn vò theå tích löu chaát Ñoä roãng laø V/Vb = 0,4 l theå tích roãng/ l theå tích bình 1 dNA mol A Vb 1 dNA Vb ' (-rA ) - ( rA ) V dt ( the tich rong)(h) V Vb dt V ' 1 binh phan ung  the tich rong (-rA ) 0,2908 CA , molA / the tich rong 0,4 the tich rong (  binh phan ung)(h) 1 (0,727h )(CA , molA/ the tich rong) d) Döïa treân ñôn vò dieän tích beà maët xuùc taùc '' 1 dNA mol A Vb 1 dNA Vb ' (-rA ) - 2 ( rA ) S dt (m be mat)(h) S Vb dt S 3 3 '' 1m binh phan ung m the tich rong (-rA ) 2 . 0,2908 3 CA , molA / the tich rong 200m be mat ( m binh phan ung)(h) m3 the tich rong (1,45.10 3 )(C , molA/ the tich rong) (m2 be mat)(h) A 40 8/24/2017
20. Các dạng bình phản ứng khuấy trộn 42 8/24/2017 Chuong 3 - Phuong trinh thiet ke
21. Thieát bò phaûn öùng daïng oáng lyù töôûng 44 8/24/2017 Chuong 3 - Phuong trinh thiet ke
22. Keát hôïp giöõa hình daïng vaø phöông phaùp vaän haønh seõ coù bao nhieâu daïng thieát bò phaûn öùng ? 8/24/2017 46