Quá trình và thiết bị truyền chất pptx

4 CHặNG I NHặẻNG ậNH LUT C BAN CUA CNG NGH HOAẽ HOĩC I. Mọỹt sọỳ khaùi nióỷm vaỡ õởnh nghộa: 1. Nng suỏỳt: Nng suỏỳt thióỳt bở, phỏn xổồớng hay nhaỡ maùy, laỡ sọỳ lổồỹng saớn phỏứm taỷo ra (hay nguyón lióỷu chóỳ bióỳn) trón mọỹt õồn vở thồỡi gian. Nóỳu G laỡ troỹng lổồỹng, Vs laỡ thóứ tờch (saớn phỏứm hay nguyón lióỷu), laỡ thồỡi gian thỗ nng suỏỳt P bũng : G P = hay Vs P = P coù thóứ tờnh bũng T/s, kg/h, m 3 /s, 2. Cọng suỏỳt: Q laỡ nng suỏỳt tọỳi õa coù thóứ õaỷt õổồỹc cổồỡng õọỹ laỡm vióỷc I cuớa thióỳt bở laỡ nng suỏỳt cuớa thióỳt bở tờnh cho õồn vở cuớa mọỹt õaỷi lổồỹng õỷc trổng (thóứ tờch, dióỷn tờch, kờch thổồùc, ). Vờ duỷ nóỳu V laỡ thóứ tờch cuớa thióỳt bở thỗ coù thóứ bióứu dióựn cổồỡng õọỹ bũng: V G V P I ì == I coù thóứ tờnh bũng T/h.m 3 , m 3 /h.m 2 (theo dióỷn tờch cuớa thióỳt bở). 3. Tióu phờ: Nguyón lióỷu, nổồỹc, nng lổồỹng, laỡ lổồỹng nguyón lióỷu, nổồùc, nng lổồỹng, tióu hao õóứ taỷo ra õồn vở saớn phỏứm. Vờ duỷ Tnguyón lióỷu/Tsaớn phỏứm; m 3 nổồùc/T; kwh/m 3 4. ọỹ chuyóứn hoaù: ọỹ chuyóứn hoaù nguyón lióỷu A (taùc chỏỳt) laỡ tyớ lóỷ giổợa lổồỹng taùc chỏỳt A õaợ chuyóứn hoaù vaỡ lổồỹng ban õỏửu. thồỡi õióứm , V laỡ thóứ tờch cuớa hóỷ thọỳng taùc duỷng, G A laỡ troỹng lổồỹng chỏỳt A, C A laỡ nọửng õọỹ cuớa chỏỳt A vaỡ X A laỡ õọỹ chuyóứn hoaù cuớa chỏỳt A. - thồỡi õióứm ban õỏửu o = 0, caùc õaỷi lổồỹng trón coù trở sọỳ tổồng ổùng V o , G Ao , C Ao vaỡ X Ao . - thồỡi õióứm 1 chỏỳt A õaợ chuyóứn hoaù hoaỡn toaỡn thỗ caùc trở sọỳ tổồng ổùng laỡ V 1 , G A1 , C A1 vaỡ X A1 = 1. Nóỳu coù nhióửu taùc chỏỳt A, B, C, thỗ mọựi chỏỳt coù õọỹ chuyóứn hoaù cuớa mỗnh X A , X B , X C , Theo õởnh nghộa ồớ thồỡi õióứm , õọỹ chuyóứn hoaù laỡ: Ao AAo A G GG X = hay o o G GG X = (1) Nóỳu tờnh theo phỏửn trm thỗ o o G GG X ì=100% Tổỡ (1) ta coù: )1( XGG o = (2) 5 Chia 2 vóỳ cho V o ta coù: )1( X V G V G o o o = Vỗ o o o C V G = )1( XC V G o o = - Nóỳu hóỷ thọỳng laỡ chỏỳt loớng hay dung dởch (thóứ tờch V thay õọứi khọng õaùng kóứ), hay laỡ khờ maỡ tọứng thóứ tờch khọng thay õọứi trong quaù trỗnh chuyóứn hoaù thỗ: C V G V G o == vaỡ )1( XCC o = (3) - Nóỳu trong chuyóứn hoaù thóứ tờch thay õọứi vaỡ V = V o thỗ: )1( X V G V G V G o o o == hay )1( X C C o = (4) Nhổng bióỳn õọứi theo thồỡi gian nón duỡng khọng tióỷn. Ngổồỡi ta duỡng khaùi nióỷm õọỹ thay õọứi tổồng õọỳi cuớa thóứ tờch hóỷ khi chuyóứn hoaù õaợ hoaỡn toaỡn (X=1): 1 1 1 = = oo o V V V VV )1( 1 + = o VV Vờ duỷ trong quaù trỗnh: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O Ta coù: 3 1 1 3 2 == 5. Hióỷu suỏỳt saớn phỏứm: Hióỷu suaùt saớn phỏứm thu õổồỹc s laỡ tyớ lóỷ giổợa lổồỹng saớn phỏứm thổỷc tóỳ thu õổồỹc G s vaỡ lổồỹng tọỳi õa thu õổồỹc G max (nóỳu chuyóứn hoaù hoaỡn toaỡn): (%) max G G s s = cuợng coù thóứ bióựu dióựn s qua lổồỹng taùc chỏỳt (nguyón lióỷu) Ao AAo s G GG = Nhổ vỏỷy s = X A : hióỷu suỏỳt saớn phỏứm bũng õọỹ chuyóứn hoaù cuớa nguyón lióỷu. Nóỳu phỏứn ổùng thuỏỷn nghởch thỗ s khọng thóứ naỡo õaỷt õóỳn max õổồỹcmaỡ cao nhỏỳt laỡ luùc õaỷt cỏn bũng * s vaỡ luùc õoù: * max * max A s s s X G G == s laỡ hióỷu suỏỳt cỏn bũng hay hióỷu suỏỳt lyù thuyóỳt. ọi khi sổớ duỷng khaùi nióỷm hióỷu suỏỳt so vồùi lyù thuyóỳt: * s s s G G = 6 * max * max max A A s s s s s s s X X G G G G ==ì= 6. Tọỳc õọỹ quaù trỗnh: Tọỳc õọỹ cuớa quaù trỗnh bióứu dióựn qua lổồỹng saớn phỏứm chờnh S thu õổồỹc hay lổồỹng nguyón lióỷu chờnh A tióu hao trong mọỹt õồn vở thồỡi gian. d dG u s = hay d dG u A = Cuợng coù thóứ bióựu dióựn qua caùc õaỷi lổồỹng ỏỳy nhổng trong õồn vở thóứ tờch d dG V u s 1 = hay d dG V u A 1 = Nóỳu thóứ tờch cuớa hóỷ thọỳng khọng õọứi coù thóứ bióựu dióựn qua nọửng õọỹ vỗ C V G = d dC u s = hay d dC u A = 7. Chi phờ cồ baớn cho õồn vở cọng suỏỳt: Nóỳu K laỡ chi phờ cồ baớn cho caớ thióỳt bở (hay phỏn xổồớng), vờ duỷ tờnh bũng õọửng vaỡ Q laỡ cọng suỏỳt cuớa thióỳt bở tờnh bũng T/nm thỗ chi phờ cồ baớn cho õồn vở cọng suỏỳt laỡ: Q K R = * Nóỳu cọng suỏỳt thay õọứi, thổỷc tóỳ cho thỏỳy: R = aQ -0.4 a: laỡ hóỷ sọỳ phuỷ thuọỹc vaỡo tờnh chỏỳt cuớa saớn xuỏỳt Nóỳu so saùnh 2 hóỷ thọỳng vồùi cọng suỏỳt Q 1 vaỡ Q 2 vồùi Q 2 = 2Q 1 thỗ: 76.0) 2 ( 4.0 1 1 4.0 1 4.0 2 1 2 === Q Q aQ aQ R R R 2 = 0.76R 1 Nghộa laỡ cọng suỏỳt tng lón 2 lỏửn thỗ chi phoùi cồ baớn cho mọỹt õồn vở cọng suỏỳt chố coỡn 76% hay giaớm õi 24%. * Nóỳu S laỡ giaù thaỡnh saớn phỏứm tờnh theo õồn vở (vờ duỷ õọửng/T) thỗ: S = mQ n m, n: laỡ hóỷ sọỳ, vaỡ n = -0.2 ữ -0.3 So saùnh 2 cọng suỏỳt Q 1 vaỡ Q 2 vồùi Q 2 = 2Q 1 vaỡ lỏỳy n = -0.2 ta coù: 87.0) 2 ( 2.0 1 1 2.0 1 2.0 2 1 2 === Q Q mQ mQ S S Nghộa laỡ nóỳu cọng suỏỳt tng lón 2 lỏửn thỗ giaù thaỡnh saớn phỏứm giaớm õi 13%. II. Cỏn bũng trong caùc quaù trỗnh cọng nghó: 1. Nguyón lyù Le Chatelier: a sọỳ caùc phaớn ổùng thổỷc hióỷn trong CNHH laỡ caùc phaớn ổùng thuỏn nghởch. Caùc phaớn ổùng naỡy õóửu dỏựn õóỳn traỷng thaùi cỏn bũng. 7 Trong caùc õióửu kióỷn coù aớnh hổồớng õóỳn traỷng thaùi cỏn bũng thỗ sổỷ thay õọứi nhióỷt õọỹ, aùp suỏỳt, nọửng õọỹ caùc chỏỳt tham gia phaớn ổùng coù vai troỡ quan troỹng hồn caớ. Caùc yóỳu tọỳ naỡy taùc õọỹng õóỳn traỷng thaùi cỏn bũng theo nguyón lyù Le Chatelier: Mọỹt hóỷ ồớ traỷng thaùi cỏn bũng bóửn, nóỳu chuỷi mọỹt taùc õọỹng tổỡ bón ngoaỡi laỡm thay õọứi mọỹt trong caùc yóỳu tọỳ quyóỳt õởnh õóỳn vở trờ cỏn bũng thỗ trong hóỷ seợ xaớy ra mọỹt quaù trỗnh theo chióửu laỡm giaớm aớnh hổồớng cuớa taùc õọỹng õoù. Tổỡ õoù suy ra: * Khi tng nhióỷt õọỹ cuớa họựn hồỹp caùc chỏỳt phaớn ổùng thỗ cỏn bũng seợ chuyóứn dởch theo chióửu phaớn ổùng thu nhióỷt, tổùc haỷ nhióỷt õọỹ cuớa họựn hồỹp caùc chỏỳt phaớn ổùng. * Khi tng aùp suỏỳt cỏn bũng chuyóứn dởch theo chióửu giaớm thóứ tờch cuớa họựn hồỹp. * Khi tng nọửng õọỹ cuớa mọỹt trong caùc chỏỳt phaớn ổùng thỗ cỏn bũng chuyóứn dởch theo chióửu giaớm nọửng õọỹ cuớa noù. 2. Hũng sọỳ cỏn bũng cuớa phỏứn ổùng hoaù hoỹc: a/ Hũng sọỳ cỏn bũng: */ Phaớn ổùng thuỏỷn nghởch: aA + bB rR + sS + Q Tọỳc õọỹ phaớn ổùng thuỏỷn: u 1 = k 1 C A a C B b Tọỳc õọỹ phaớn ổùng nghởch: u 2 = k 2 C R r C S s k 1 , k 2 : hũng sọỳ tọỳc õọỹ phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ. Nóỳu u 1 = u 2 ta coù: c b B a A s S r R K CC CC k k == ** ** 2 1 (1) (dỏỳu * coù nghộa laỡ trở sọỳ ồớ traỷng thaùi cỏn bũng) K c :hũng sọỳ cỏn bũng */ Nóỳu tờnh thaỡnh phỏửn theo phỏửn mol N N A + N B + N R + N S = 1 thỗ: b B a A s S r R N NN NN K ** ** = (2) */ Nóỳu laỡ khờ thỗ coù thóứ lỏỳy aùp suỏỳt phỏửn P I P A + P B + P R + P S = P (aùp suỏỳt chung) thỗ: b B a A s S r R P PP PP K ** ** = (3) */ So saùnh caùc trở sọỳ cuớa K K p = K c (RT) n (4) K p = K N P n (5) Vồùi n = (r + s) - (a + b) b/ Yẽ nghộa cuớa trở sọỳ hũng sọỳ cỏn bũng: */ Ta thỏỳy K tng thỗ tổớ sọỳ tng so vồùi mỏựu sọỳ, nghộa laỡ nọửng õọỹ saớn phỏứm tng lón. K õaùnh giaù õọỹ sỏu cuớa phaớn ổùng hoaù hoỹc, õọỹ chuyóứn hoaù cuớa taùc chỏỳt. */ k 1 , k 2 phuỷ thuọỹc nhióỷt õọỹ nón K cuợng phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ. 8 */ Mäúi liãn hãû giỉỵa K v âäü chuøn hoạ cán bàòng X * = α Vê dủ: aA + bB ⇔ rR + sS Âỉa vãư 1mol A A + b/aB ⇔ r/aR + s/aS Näưng âäü cạc cháút âáưu C A , C B , C R , C S , nãúu âäü chuøn hoạ l α thç â cọ C A α mol A tạc dủng C A αb/a molo B âãø tảo thnh C A αr/a mol R v C A αs/a mol S, v lục âọ näưng âäü cạc cháút l C A (1-α); C B - C A αb/a; C R + C A αr/a; C S + C A αr/a, nhỉ váûy: b AB a A s AS r AR c C a b CC C a s CC a r C K )())1(( )()( αα αα +−− ++ = (6) Tỉång tỉû ta tênh âỉåüc K N , K P phủ thüc vo α. */ K cọ thãø tçm trỉûc tiãúp åí säø tay hoạ l; cng cọ thãø tênh K tỉì ∆H âäü biãún âäøi entapi åí âiãưu kiãûn chøn (1atm, 298 o K) theo phỉång trçnh Van't Hoff: 2 ln RT H dT Kd p ∆ = (7) B RT H K p + ∆ −=ln R: hàòng säú khê (R = 1.987 cal/mol. o C); ∆H (cal/mol) III. Täúc âäü phn ỉïng v vai tr ca nọ âäúi våïi cạc quạ trçnh cäng nghãû: Cäng thỉïc chung ca täúc âäü l: u = k×F×∆C Nãúu hãû âäưng thãø thç: u = k×∆C k: hãû säú täúc âäü; F: bãư màût tiãúp xục pha; ∆C: âäüng lỉûc quạ trçnh. 1. Hãû säú täúc âäü k: khäng chè phủ thüc tênh cháút hoạ hc ca tạc cháút m cn phủ thüc c tênh cháút váût l ca chụng, cáúu tảo thiãút bë, täúc âäü cạc dng v âäü khúy träün cạc cháút trong mäi trỉåìng âäưng thãø. k l håüp thnh ca cạc hàòng säú täúc âäü thûn k 1 , nghëch k 2 , phủ k' p , k'' p v ca cạc hãû säú khuúch tạn cạc cháút âáưu (tạc cháút) vo vng phn ỉïng D 1 , D 2 , v cạc cháút cúi (sn pháøm) ra ngoi vng phn ỉïng D' 1 , D' 2 , k = f(k 1 , k 2 , k' p , k'' p , D 1 , D 2 , , D' 1 , D' 2 , ) Ngoi ra k cn phủ thüc vo thäng säú cáúu tảo thiãút bë v chãú âäü lm viãûc ca thiãút bë. Vç váy, cáưn xem xẹt âải lỉåüng no cå bn cọ nh hỉåíng âãún k v b qua cạc âải lỉåüng khäng cå bn. Âải lỉåüng cå bn l âải lỉåüng ỉïng vo quạ trçnh chênh, cọ trë säú nh nháút v do âọ, lm cháûm quạ trçnh chênh. Vê dủ: - Khúy träün täút nãn b qua hãû säú khúy tạn (âng thãø) - Phn ỉïng mäüt chiãưu v phn ỉïng phủ khäng âạng kãø thç k = k 1 - Quạ trçnh dë thãø thç khuúch tạn hản chãú täúc âäü k = (D 1 , D 2 , , D' 1 , D' 2 , ) 2. Bãư màût tiãúp xục pha F: 9 - Nãúu khúy mảnh hãû dë thãø thç F = täøng bãư màût cạc pháưn tỉí nàûng hån (hảt ràõn trong hãû K-R, R-L; git lng trong hãû K-L, L-L, ) - Nãúu dng cäüt âãûm thç F = täøng bãư màût cạc âãûm. Chụ : Trong cạc hãû K-L, L-L nãúu räúi loản mảnh thç xạc âënh F ráút khọ vç cạc pha xám nháûp dỉåïi dảng dng räúi, bong bọng, bt, git, mng, û, lục âọ láúy F bàòng mäüt âải lỉåüng qui ỉåïc F q (vê dủ bàòng tiãút diãûn thiãút bë, bàòng bãư màût táút c cạc ngàn, täøng bãư màût âãûm, ) 3. Âäüng lỉûc ∆C: âäüng lỉûc ca quạ trçnh hoạ hc l hiãûu säú ca näưng âäü C. Nãúu quạ trçnh åí pha khê thç âäüng lỉûc l ∆P (hiãûu säú ca ạp sút) Vê dủ: * Quạ trçnh âäưng thãø: +) Phn ỉïng mäüt chiãưu: aA + bB → rR + sS u = kC A a C B b ⇒ ∆C = C A a C B b +) Phn ỉïng thûn nghëch: u = k(C A - C A * ) a (C B - C B * ) b ⇒ ∆C = (C A - C A * ) a (C B - C B * ) b hồûc u = k 1 C A a C B b - k 2 C R r C S s ∆C 1 = C A a C B b ∆C 2 = C R r C S s ⇒ u = k 1 ∆C 1 - k 2 ∆C 2 * Quạ trçnh dë thãø: +) Háúp thủ hay ngỉng håi : ∆C = C - C * C: näưng âäü (hay ạp sút pháưn) tỉïc thåìi (thỉûc) åí pha cho chuøn (khê) ca cháút âỉåüc chuøn (khê âỉåüc háúp thủ hay håi âỉåüc ngỉng). C * : näưng âäü áúy lục cán bàòng; nọ l ạp sút håi bo ho ca cháút âỉåüc chuøn trãn bãư màût dung dëch háúp thủ hay cháút lng ngỉng. +) Nh hay bäúc håi: ∆C = C * - C IV. Cạc biãûn phạp âãø tàng täúc âäü ca quạ trçnh cäng nghãû: Ngỉåìi ta tàng täúc âäü bàòng cạch tạc âäüng âãún cạc säú hảng ca täúc âäü u 1. Tàng âäüng lỉûc ∆C ca quạ trçnh: a/ Tàng näưng âäü ca tạc cháút: Nghéa l lm cho ngun liãûu båït tảp cháút âi. Tàng näưng âäü tỉïc lm tàng täúc âäü, båït âỉåüc thãø têch thiãút bë, chi phê váûn chuøn, khúy träün, nhiãût máút mạt cho tảp cháút. Ngoi ra, cn gim âỉåüc cạc phn ỉïng phủ. Trong thỉûc tãú cạc biãûn phạp tàng näưng âäü ca cạc cháút tham gia phn ỉïng trong ngun liãûu ban dáưu phủ thüc vo trảng thại táûp håüp ca chụng. +) Âäúi våïi dung dëch ngỉåìi ta tàng näưng âäü bàòng cạch dng nhỉỵng dung mäi thêch håüp, hồûc lm bay håi hồûc kãút tinh dung mäi. +) Âäúi våïi cháút khê thç dng biãûn phạp nẹn âãø tàng näưng âäü, hồûc dng biãûn phạ p háúp thủ, háúp phủ cạc cháút khê tham gia phn ỉïng cọ näưng âäü tháúp âãø tạch chụng khi cạc cháút trå. Trong thỉûc tãú ngỉåìi ta thỉåìng cho dỉ cạc cháút r tiãưn âãø tàng cao täúc âäü phn ỉïng. Tuy nhiãn, viãûc tàng näưng âäü tạc cháút khäng phi bao giåì cng cọ låüi. Âäúi våïi nhỉỵng 10 phn ỉïng cọ täúc âäü quạ nhanh, cọ tênh cháút tỉïc thåìi thç cọ thãø âem lải háûu qu khäng tät (näø, chạy). Do váûy, cáưn phi gim näưng âäü tạc cháút (âãø lm cháûm täúc âäü phn ỉïng) bàòng cạch pha thãm khê trå hồûc cho vo tỉìng lỉåüng nh. b/ Âiãưu chènh ạp sút P (ch úu nh hỉåíng âãún pha khê) Âäúi våïi khê tàng ạp sút cọ nghéa l tàng näưng âäü. Näưng âäü khê t lãû våïi ạp sút pháưn, nãn cọ thãø thay C A bàòng P A v âäüng lỉûc ∆C bàòng ∆P. +) Quạ trçnh mäüt chiãưu hay quạ trçnh thûn nghëch åí xa cán bàòng åí pha khê: - Âäúi våïi phn ỉïng hoạ hc åí pha khê: aA + bB → rR + sS u = kP A a P B b v ∆P = P A a P B b Nãúu N A , N B l pháưn mol ca A v B trong pha khê, P l ạp sút chung thç: P A = N A P; P B = N B P u = k(N A P) a (N B P) b = kP A a P B b P a+b u n>1 Âàût kP A a P B b = β v a + b = n (báûc phn ỉïng) n=1 u = βP n n<1 P Nhỉ váûy P tàng thç u tàng v n cng cao thç nh hỉåíng cng låïn. - Âäúi våïi quạ trçnh chuøn khäúi khê vo lng hay ràõn (háúp thủ, háúp phủ, ngỉng håi) thç: u = k.F.∆P vç åí xa cán bàòng nãn cọ thãø b P * trong ∆P=P-P * ⇒ u = k.F.P Täúc âäü tè lãû våïi ạp sút, vç váûy, tàng P âãø tàng täúc âäü háúp thủ hay ngỉng håi. - Âäúi våïi quạ trçnh nh khê hay bäúc håi thç ngỉåüc lải. Ngỉåìi ta dng chán khäng. +) Quạ trçnh mäüt chiãưu hay quạ trçnh thûn nghëch åí pha khê gáưn cán bàòng (P * hay C * khäng b qua): x - Âäúi våïi phn ỉïng hoạ hc: ∆P=(P A -P A * )(P B -P B * ) Nãúu P tàng thç P A , P B tàng vç ∆P tàng v täúc âäü ca quạ trçnh tàng . 1 1. Nãúu phn ỉïng lm gim thãø têch (∆n<0) thç P tàng 2 lm x tàng (Le Chatelier). Trỉåìng håüp ny P tàng r rng cọ låüi cho c täúc âäü, hiãûu sút. Ngoi ra P tàng thç thãø têch hãû P op P thäúng gim dáùn âãún âỉåìng kênh äúng gim. Nhỉ váûy, båït âỉåüc Sỉû phủ thüc x vo P cho váût liãûu, gim xáy dỉûng. Tuy nhiãn, khäng nãn tàng ạp sút phn ỉïng khäng thûn quạ cao vç u cáưu vãư thnh äúng, thiãút bë, täún nàng lỉåüng nẹn, nghëch (x hiãûu sút sn Håüp lê nháút ạp sút tỉì 100 âãún vi tràm atm. pháøm). 1. ∆n<0; 2. ∆n>0 11 2. Nóỳu thóứ tờch tng (n>0) trổồỡng hồỹp xa cỏn bũng thỗ coù lồỹi vỗ P tng thỗ x tng, nhổng õóỳn gỏửn cỏn bũng x caỡng tng chỏỷm vaỡ õóỳn giaù trở x max ồớ P op rọửi giaớm õi. P op tổỡ 1 õóỳn vaỡi atm tuyỡ tờnh chỏỳt cuớa phaớn ổùng, bỏỷc phaớn ổùng n vaỡ õọỹ chuyóứn hoaù mong muọỳn. - ọỳi vồùi quaù trỗnh chuyóứn khọỳi (dở thóứ) 1. Trổồỡng hồỹp hỏỳp thuỷ khờ (hay ngổng hồi): P = P - P * . P tng thỗ P tng u tng: tng hỏỳp thuỷ (Le Chatelier). Vỗ vỏỷy, P cao coù lồỹi. 2. Trổồỡng hồỹp nhaợ (hay bọỳc hồi) thỗ cỏửn giaớm P. - ọỳi vồùi loớng aớnh hổồớng P õóỳn u nhoớ, nón phaới cỏửn P lồùn. Nhổng P lồùn aớnh hổồớng õóỳn õọỹ nhồùt vaỡ quaù trỗnh chuyóứn tổỡ õọỹng hoỹc sang khuyóỳch taùn. Vờ duỷ: Polime hoaù etylen ồớ 2000atm chuyóứn tổỡ K LR. - ọỳi vồùi rừn thỗ aùp suỏỳt sióu cao mồùi coù taùc duỷng. Vờ duỷ: Cacbon hoaỡ tan trong kim loaỷi chaớy ồớ 2400 o C chố chuyóứn thaỡnh kim cổồng ồớ aùp suỏỳt 100000atm. c/ ióửu chốnh nhióỷt õọỹ õóứ tng õọỹng lổỷc cuớa quaù trỗnh chuyóứn khọỳi: (chổù khọng phaới cho phaớn ổùng hoaù hoỹc) +) Trong hỏỳp thuỷ, ngổng hồi: C = C - C * C * aùp suỏỳt hồi baợo hoaỡ trón dung dởch, tng lón nóỳu nhióỷt õọỹ tng. Nóỳu nhióỷt õọỹ giaớm thỗ C * giaớm C tng u tng. +) Trổồỡng hồỹp nhaợ, bọỳc hồi thỗ ngổồỹc laỷi: C = C * - C. Ngổồỡi ta tng nhióỷt õọỹ õóứ tng tọỳc õọỹ cuớa quaù trỗnh. d/ ổa saớn phỏứm ra khoới hóỷ thọỳng taùc duỷng: +) u = k 1 C 1 - k 2 C 2 = k 1 C A a C B b - k 2 C R r C S s ổa saớn phỏứm ra thỗ C R , C S giaớm õi (hay trióỷt tióu), C 2 giaớm vaỡ tọỳc õọỹ phaớn ổùng tng lón. +) Quaù trỗnh chuyóứn khọỳi: 1. Nóỳu hỏỳp thuỷ C = C - C * . ổa saớn phỏứm (chỏỳt õổồỹc hỏỳp thuỷ) ra khoới hóỷ thọỳng tổùc laỡ laỡm giaớm nọửng õọỹ ồớ loớng õi, do õoù C * giaớm C tng u tng. 2. Nóỳu quaù trỗnh nhaợ C = C * - C. ổa chỏỳt õổồỹc nhaợ ra khoới hóỷ thọỳng tổùc laỡ laỡm giaớm nọửng õọỹ ồớ pha khờ, nhoỡ õoù C tng u tng. 2. Tng hóỷ sọỳ tọỳc õọỹ cuớa quaù trỗnh khờ: a/ Tng nhióỷt õọỹ: +) Nhióỷt õọỹ aớnh hổồớng õóỳn tọỳc õọỹ phaớn ổùng: Theo Arrhe'nius: k = k 0 e -E/RT RT E k R T E dT kd == lg3.2 ln 2 k: hũng sọỳ tọỳc õọỹ phaớn ổùng E: nng lổồỹng hoaỷt hoaù (J/mol) R: hũng sọỳ khờ lờ tổồớng (R=8.3146 J/mol. 0 K) 12 Trong thỉûc tãú cäng nghiãûp, ngỉåìi ta nháûn tháúy khi tàng nhiãût âäü phn ỉïng lãn 10 o C (trong phảm vi nhiãût âäü tỉì 100-400 o C) v nàng lỉåüng hoảt hoạ khong 63- 125kJ/mol thç täúc âäü ca phn ỉïng hoạ hc tàng tỉì 2 - 4 láưn, tháûm chê gáúp 10 láưn. Cáưn chụ l tàng nhiãût âäü lm tàng täúc âäü phn ỉïng thûn, phn ỉïng nghëch v c phn ỉïng phủ. Âiãưu ny lm hả âäü chn lc ca sn pháøm chênh. Vç váûy ráút cáøn tháûn trong viãûc sỉí dủng biãûn phạp tàng nhiãût âäü. +) Âäúi våïi khuúch tạn: nh hỉåíng ca nhiãût âäü êt hån nhiãưu. Khi tàng nhiãût âäü lãn 10oC thç váûn täúc khuúch tạn chè tàng khong 1.1 - 1.3 láưn. Sỉû phủ thüc ca hãû säú khuúch tạn vo nhiãût âäü tn theo cäng thỉïc tỉång tỉû nhỉ phỉång trçnh Arrhe'nius: RT E dT Dd D = ln D: hãû säú khuúch tạn E D : nàng lỉåüng hoảt hoạ ca quạ trçnh khuúch tạn. * Giåïi hản ca viãûc tàng nhiãût âäü: 1. Âäúi våïi phn ỉïng thn nghëch phạt nhiãût, tàng nhiãût âäü lm chuøn dëch cán bàòng theo chiãưu nghëch, nghéa l lm gim âäü chuøn hoạ. Cn âäúi våïi phn ỉïng thn nghëch thu nhiãût thç âäü chuøn hoạ khäng gim khi tàng nhiãût âäü, nhỉng hiãûu qu ngy cng gim vç täúc âäü tàng cháûm hån åí nhiãût âäü cao. 2. Trong nhiãưu quạ trçnh hỉỵu cå, viãûc tàng nhiãût âäü ⇒ tàng phn ỉïng phủ ⇒ täøn tháút cháút v lm gim hiãûu sút sn pháøm chênh (vê dủ täøng håüp rỉåüu metanol). 3. Tạc cháút cọ thãø bë phán hu hay bë âỉa ra ngoi vng phn ỉïng (vê dủ bäúc håi). 4. Cạc hảt tạc cháút ràõn hay xục tạc cọ thãø chy ra, dênh våïi nhau (thiãu kãút) lm cho bãư màût tiãúp xục gim (vê dủ t o >900oC thç xy ra hiãûn tỉåüng kãút khäúi qûng S khi âiãưu chãú H 2 SO 4 lm gim bãư màût phn ỉïng v gim âäü khuúch tạn oxy ⇒ u gim). 5.u cáưu chëu nhiãût âäü ca váût liãûu phi cao (tỉïc bãưn àn mn v chëu nhiãût). b/ Dng xục tạc: Tàng nhiãût âäü cọ nhiãưu hản chãú nãn ngỉåìi ta dng xục tạc âãø tàng täúc âäü phn ỉïng m khäng cọ nhỉåüc âiãøm ca viãûc tàng nhiãût âäü. Xục tạc lm tàng mảnh k ⇒ u tàng m khäng nh hỉåíng âãún khuúch tạn, khäng thay âäøi cán bàòng (chè lm chọng âảt cán bàòng), lải cọ tạc dủng chn lc, chè lm nhanh phn ỉïng mong mún. Tuy nhiãn, xục tạc cọ nhỉỵng hản chãú vç cọ thãø bë ngäü âäüc, cọ thãø máút hồûc gim hoảt tênh åí nhiãût âäü cao. Cháút xục tạc thỉåìng tham gia vo phn ỉïng v chuøn phn ỉïng tỉì mäüt giai âoản thnh hai hồûc nhiãưu giai âoản: Täøng quạt ta cọ: A + B + xt = AB + xt Lục âáưu: A + xt → ⏐A xt⏐→ Axt Axt + B → ⏐B Axt⏐ ⏐B Axt⏐ → AB + xt 13 Cháút xục tạc cọ kh nàng lm gim nàng lỉåüng hoảt hoạ ca phn ỉïng. Âáy l tênh cháút quan trng ca cháút xục tạc, nọ tảo âiãưu kiãûn thûn låüi cho phn ỉïng xy ra dãù dng v nhanh chọng. Cạc cháút xục tạc dng trong cäng nghiãûp phi âm bo âỉåüc cạc u cáưu sau: + Cháút xục tạc cọ tênh chn lc, hoảt tênh cao, nàng sút låïn. Vê dủ: C 2 H 5 OH ⎯⎯⎯⎯→⎯ )350( 0 32 COAl C 2 H 4 + H 2 O C 2 H 5 OH ⎯⎯⎯→⎯ )250( 0 CCu CH 3 CHO + H 2 + Lỉåüng cháút xục tạc cho vo bẹ hån ráút nhiãưu so våïi lỉåüng cháút tham gia phn ỉïng v khäng bë biãún âäøi sau phn ỉïng. + Cháút xục tạc chè cọ kh nàng thục âáøy phn ỉïng mau âảt âãún trảng thại cán bàòng, nghéa l chè lm tàng täúc âäü phn ỉïng chỉï bn thán khäng thãø lm cho phn ỉïng xy ra âỉåüc. Vê dủ mäüt phn ỉïng no âọ cọ ∆G<0 bẹ thç tỉû nọ khọ cọ thãø tỉû xy ra âỉåüc, nhỉng khi cho thãm cháút xục tạc vo thç phn ỉïng s xy ra nhanh. Vê dủ. Phn ỉïng täøng håüp NH 3 : N 2 + 3H 2 = 2NH 3 ∆G = -4 kcal Phn ỉïng trãn khọ xy ra, nãúu thãm cháút xục tạc Fe, Ni vo thç phn ỉïng s xy ra nhanh. + Nhiãût âäü thỉûc hiãûn phn ỉïng tháúp + Cọ âäü bãưn cå hc cao, bãưn âäúi våïi cạc cháút âäüc + Dãù tại sinh. Trong cạc u cáưu trãn, u cáưu vãư hoảt tênh l quan trng nháút. Nọ âỉåüc âënh nghéa l mỉïc tàng täúc âäü phn ỉïng so våïi khi khäng dng xục tạc. k k A xt = (A: hoảt âäü xục tạc) A + B [ A B ] A B ∆ E h E [ A xt ] [ B Axt ] A xt [...]... quay 3: nọn ngoi 4: nọn trong âỉa âi nghiãưn sạn pháøm THIÃÚT BË LY TÁM BÀỊNG KHÄNG KHÊ 21 Qûng nghiãưn råi xúng âéa quay 1 bë bàõn ra xung quanh Cạc hảt nh, nhẻ bë quảt 2 hụt lãn vàng vo thnh trủ ngoi v råi xúng Cạc hảt to thç vàng vo trủ trong v råi xúng, cn khäng khê tưn hon trong thiãút bë theo chiãưu mi tãn * Tạch bàòng âiãûn tỉì: phỉång phạp ny dng âãø tạch váût liãûu dãù bë nhiãùm tỉì khi loải khäng . xúng âéa quay 1 bë bàõn ra xung quanh. Cạc hảt nh, nhẻ bë quảt 2 hụt lãn vàng vo thnh trủ ngoi v råi xúng. Cạc hảt to thç vàng vo trủ trong v råi xúng, cn khäng khê tưn hon trong thiãút bë theo