bài giảng kỹ thuật phản ứng khái niệm mở đầu

Xây dựng phương trình vận tốc phản ứngThiết kế các thiết bị phản ứng cơ bản: TB Phản ứng khuấy trộn/TB phản ứng dạng ống Thiết kế các thiết bị phản ứng cơ bản: TB Phản ứng khuấy trộn/TB

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG

Xây dựng phương trình vận tốc phản ứng

Thiết kế các thiết bị phản ứng cơ bản: TB Phản ứng khuấy trộn/TB phản ứng dạng ống

Thiết kế các thiết bị phản ứng cơ bản: TB Phản ứng khuấy trộn/TB phản ứng dạng ống

Kiểm soát và đánh giá quá trình làm việc của thiết bị phản ứng thực trong công

VỊ TRÍ MÔN HỌC

Xử lý vật lý Phản ứng Phản ứng hóa họchóa học Xử lý vật lý

Kỹ thuật phản ứng

Truyền khối

Thủy cơ

Truyền nhiệt

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Khái niệm mở đầu

o Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích không đổi

o Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích thay đổi

Chương 3: Phương trình thiết kế

o Cân bằng vật chất và năng lượng tổng quát

o Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động ổn định

o Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động gián đoạn

o Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động bán liên tục

Chương 5: Thời gian lưu và động học quá trình phản ứng

TÀI LIỆU HỌC TẬP

 Tài liệu học tập chính

 Bải giảng Kỹ Thuật Phản Ứng

 Tài liệu tham khảo

 Ngô Thị Nga – Kỹ Thuật Phản Ứng – NXB KHKT.

 Robert H Perry, Don W Green, James O Maloney -

Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition) -

McGraw Hill

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU

I Những khái niệm cơ bản

II Động hóa học và nhiệt động học

III Phân loại phản ứng

IV Vận tốc phản ứng

V Thiết bị phản ứng

I Những khái niệm cơ bản 1.1 Hỗn hợp phản ứng

• Dung môi (Solvent)

• Dung dịch đệm (buffer solution)

• Ligand

1.3 Áp suất

 Áp suất riêng phần pj:

 Áp suất toàn phần

1.4 Thể tích phản ứng V:

Phản ứng sơ đẳng và phản ứng không sơ đẳng

Phản ứng sơ đẳng:

A + B  R (thêm ví dụ)

Phản ứng không sơ đẳng :

 Lưu ý : a, b, …,d không nhất thiết là các hệ số của

phương trình lượng hóa học.

2 ĐỘNG HÓA HỌC

Cân bằng cho phản ứng thuận nghịch sơ đẳng

A + B  R + S Vận tốc phản ứng thuận :

Vận tốc phản ứng nghịch:

Ở điều kiện cân bằng :

; hay

2 ĐỘNG HÓA HỌC

Độ chuyển hóa XA

Độ chuyển hóa của cấu tử A là tỷ số giữa số mol chất A

tham gia vào phản hóa học và số mol ban đầu của cấu tử đó

 Phản ứng gián đoạn :

 Phản ứng liên tục ổn định :

2 ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Bản chất của năng lượng (P.242 – P.287)

Năng lượng bao gồm : Thế năng và động năng

 Thế năng : Năng lượng dựa vào vị trí và cấu tạo

 Động năng : Năng lượng dựa trên sự chuyển động của vật ()

Năng lượng (Energy)

Bản chất của năng lượng

Định luật bảo toàn năng lượng : Năng lượng không tự sinh ra cũng

không tự mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác

2 mol H2O

1 mol CO2(Sản phẩm)

Môi trường xung quanh

 Năng lượng (nhiệt)

Bản chất của năng lượng

2 mol NO (Sản phẩm)

Môi trường xung quanh

 g ợn g lư Năn

Nội năng của 1 hệ (hệ thống hóa học) - internal energy

Nội năng U của một hệ thống được định nghĩa là tổng động năng và thế năng của tất cả các phần tử trong hệ Nội năng của một hệ có thể thay đổi dưới tác động của công, nhiệt hay cả hai

Hệ thống phản ứng

Môi trường xung quanh

Hệ thống phản ứng

Năn

g lư ợng

Năn

g lư ợn g

Nội năng của 1 hệ (hệ thống hóa học) - internal energy

Nhiệt phản ứng

Ví dụ 1.1/p15

2 ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Cân bằng hóa học

Phương trình Van’t Hoff

(Biểu diễn biến thiên hằng số cân bằng theo nhiệt độ)

: Biến thiên Enthanpy của phản ứng ở điều kiện chuẩn

2 ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

3 PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG

Phân loại theo cơ chế: Phản ứng đơn giản/phản ứng phức tạp.

Phân loại theo số pha: Phản ứng đồng thể/dị thể.

Phân loại theo phương thức làm việc:

Phản ứng gián đoạn/liên tục/bán liên tục

Phân loại theo chế độ nhiệt:

Phản ứng đẳng nhiệt/đoạn nhiệt/đa biến nhiệt

Trong kỹ thuật phản ứng ta quan tâm đến số pha và thành phần xúc tác trong hệ, thường chia phản ứng thành: đồng thể và dị thể có xúc tác hoặc không xúc tác

Không xúc tác Có xúc tác

Đồng

thể

 Các phản ứng cháy của ngọn lửa

 C2H2 + O2  CO2 + H2O

 Phản ứng ở pha lỏng

 Tổng hợp Biodiesel, xúc tác H2SO4

Dị thể  C + O2  CO2 + H2O

 CaCO3  CaO + CO2

 Fe + H2SO4 

 Hấp thu khí – lỏng có phản ứng

 Phản ứng khử/oxy hóa xúc tác bằng tác nhân

H2 / O2

 Phản ứng cracking

 Dựa trên một đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc pha

Ta có mối liên hệ

5 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

Hoạt động gián đoạn

5 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

Thiết bị phản ứng dạng ống

Hệ thống cracking xúc tác

Nồi nấu nhựa polyester